[发明专利]用于多波束快速角引导和角捕获系统的多波束信号检测器

权利要求书

1.一种用于多波束快速角引导和角捕获系统的多波束信号检测器，其特征在于：包括二块相同的信号处理板卡，分别完成方位和俯仰各15个波束的检测功能，每块板卡包括：

数据采集模块，由15片相同的模拟数字转换器ADC芯片构成，用于对方位或俯仰方向的15个波束的中频模拟信号进行中频数字采样；

信号积累模块，由1片现场可编程逻辑器件FPGA芯片构成，用于对方位或俯仰方向的15个波束的低信噪比信号进行积累；

信号捕获模块，与信号积累模块在同一片FPGA芯片中实现，用于对方位或俯仰方向的15个波束的低信噪比信号进行检测；

串行通信模块，由2片RS-232实现，用于将方位或俯仰方向检测结果送给伺服分系统完成快速角引导和角捕获。

2.根据权利要求1所述的多波束信号检测器，其中信号积累模块，包括：

1×15个基二的FFT IP核，用于对信号进行相干积累；

2×15个32位的乘法器和1×15个32位的加法器，用于对信号进行非相干积累。

3.根据权利要求1所述的多波束信号检测器，其中信号捕获模块，包括：

自适应噪声门限获取单元，用于实时的获取15个波束内噪声大小的门限值；

波束间判别单元，用于对15个波束间的信号大小进行判别；

控制单元，用于控制信号积累模块、先进先出数据缓存器FIFO单元、累加单元、自适应噪声门限获取单元、波束间判别单元以及串行通信模块的工作过程。

4.一种用于多波束快速角引导和角捕获系统的多波束信号检测方法，包括如下步骤：

(1)通过15个ADC芯片采样得到的15路中频数字实信号；

(2)在FPGA中，对15路中频数字实信号均采用如下步骤进行信号积累；

2a)对中频数字实信号进行快速傅立叶变化FFT，实现信号的相干积累，并输出FFT IP核输出端的状态指示信号；

2b)将信号相干积累后的实虚部，分别取模求平方再相加，实现信号的非相干积累；

(3)对15路信号积累值均采用如下步骤进行预捕获：

3a)将信号非相干积累后的值，写入FIFO1、FIFO2以及FIFO3；

3b)从FIFO1、FIFO2和FIFO3中读出数据，并对该数据中在最低位进行位与运算，其余高位进行位或运算；

3c)判断步骤3b)得到的值是否为正数，若是，则直接输出步骤3b)得到的值，否则，对步骤3b)得到的值取反后输出；

3d)将非相干积累后的值与步骤3c)得到的值进行累加，并写入/读出FIFO2和FIFO3，重复步骤3b)-3d)N个时钟周期，N取7000～8000；

3e)将步骤3d)得到的累加值S与实时产生的自适应噪声门限值B的大小进行比较，若S＞B，则输出S，否则，输出为零，即此输出结果为信号的预捕获值D，并输出状态使能信号；

(4)获取捕获的最终结果：

4a)对步骤3e)得到的15个信号预捕获值设置15个不同的波束号；

4b)比较步骤3e)得到的15个信号预捕获值的大小，获得最大值及对应的波束号，该最大值及对应的波束号即为捕获的最终结果；

(5)串行发送捕获的最终结果：

5a)利用锁相环和分频器，得到串行发送的波特率；

5b)对步骤4b)得到的最终捕获结果进行截位；

5c)将截位后的并行数据转换为串行数据；

5d)通过RS-232将串行数据按照步骤5a)所得的波特率发送给伺服分系统；

(6)重复步骤(1)-(5)，实现对实时信号的连续检测，从而协助全系统完成目标跟踪。

5.根据权利要求4所述多波束信号检测方法，其中步骤3e)所述的实时产生的自适应噪声门限值B，是按如下步骤产生：

3e1)在信号源开启前几秒，先连通多波束弱信号检测器；

3e2)输入噪声到自适应噪声门限获取单元，设计一个状态机来实现自适应噪声门限值B的获取，当系统的自动复位信号为低电平0时，在空闲状态IDLE等待，否则，在时钟上升沿到来后，跳转到状态一；

3e3)在状态一中，给B赋初值0，当步骤3e)得到的输出状态使能信号为低电平0时，继续在状态一等待，否则，在时钟上升沿到来后，跳转到状态二；

3e4)在状态二中，比较步骤3e)得到的信号的预捕获值D与B的大小，若D＞B，则B＝D，否则B不变，在时钟上升沿到来后，直接从状态二跳转到状态三；

3e5)在状态三中，设置一个加法计数器，在时钟上升沿到来后，对加法计数器的值Count加1，当Count＜2000时，跳转到状态二，否则，跳转到输出状态；

3e6)在输出状态中，输出B的值，且把输出状态设为死循环；

3e7)如果系统不复位，则该自适应噪声门限值B不变，否则，重新得到B。