[发明专利]一种雷达及通信信号的脉冲宽度检测算法

权利要求书

1.一种雷达及通信信号的脉冲宽度检测算法，步骤为：首先检测出上升沿位置，再检测出下降沿位置，然后通过上升沿位置和下降沿位置求得脉冲宽度后再次进入上升沿的检测，从而循环进行上升沿的检测和下降沿的检测，连续捕捉脉冲信号并计算脉冲宽度，其特征在于：

检测之前，先建立一个宽时间窗口，再将宽时间窗口分为若干窄时间窗口，并为宽时间窗口设定一个宽时间窗口的门限，为窄时间窗口设立一个高门限和一个低门限；

上升沿检测时，首先进行窄时间窗口的过高门限判断和过低门限判断，然后进行高门限决策融合和低门限决策融合,然后进行宽时间窗口的过门限判断并得到“宽时间窗口上升沿位置”，然后将宽时间窗口检测结果与上升沿低门限融合决策进行第二级决策融合并获得“低门限上升沿位置”、将宽时间窗口检测结果与上升沿高门限融合决策进行第二级决策融合并获得“高门限上升沿位置”，对宽时间窗口过门限的采样点进行信噪比估计，最后依据信噪比估计的结果从“低门限上升沿位置”、“高门限上升沿位置”和“宽时间窗口上升沿位置”中选择其一为“上升沿位置”；

下降沿检测时，首先进行窄时间窗口的过高门限判断和过低门限判断，然后进行高门限决策融合和低门限决策融合,然后进行宽时间窗口的过门限判断,完成宽时间窗口功率大于等于门限的采样点的信噪比估计,得到“宽时间窗口下降沿位置”，然后将宽时间窗口检测结果与下降沿低门限融合决策进行第二级决策融合并获得“低门限下降沿位置”、将宽时间窗口检测结果与下降沿高门限融合决策进行第二级决策融合并获得“高门限下降沿位置”，最后依据信噪比估计的结果从“低门限下降沿位置”、“高门限下降沿位置”和“宽时间窗口下降沿位置”中选择其一为“下降沿位置”；

具体步骤为：

（1）参数初始化设置：

（1-1）设定一个宽时间窗口并将该宽时间窗口划分为K个窄时间窗口，所述宽时间窗口长度为N个采样点、采样间隔为Ts，N大于等于K，所述窄时间窗口长度为M个采样点，M小于N；

（1-2）设定一信噪比值SNR0；

（1-3）设定虚警概率：为宽时间窗口设定虚警概率Pf0；为窄时间窗口设定虚警概率Pf1和Pf2，Pf0<Pf1<Pf2；

（1-4）根据各虚警概率计算各检测门限：根据Pf0计算宽时间窗口的检测门限T0，根据Pf1和Pf2分别计算出窄时间窗口的检测门限T1和T2，且有T0>T1>T2，即T1为窄时间窗口的高门限，T2为窄时间窗口的低门限；

（1-5）设定“用于估计信噪比的采样点数限值”N0；

（2）将所有宽时间窗口和窄时间窗口的内部输入信号采样值及采样值的缓存队列、输入信号功率及功率的缓存队列均清0；

建立“下降沿检测中检测到下一脉冲上升沿”标志X1、“上升沿检测中检测到脉冲下降沿”标志X2、“宽时间窗口已检测到脉冲信号”标志X3以及“宽时间窗口未检测到脉冲信号”标志X4并全部置为0；建立“宽时间窗口功率低于门限采样点数”N1和“宽时间窗口过门限采样点数”N2并均置为0；

（3）运行上升沿检测模块：

（3-1）建立窄时间窗口的“已检测到低门限上升沿”标志Y1和窄时间窗口的“已检测到高门限上升沿”标志Y2并全部置为0；

（3-2）检验标志X1是否为1：若为1，表明在上一脉冲下降沿检测模块中检测到当前脉冲的上升沿，则将标志X1置0、然后进入步骤（3-4）,根据缓存区中的数据检测上升沿位置，所述缓存区中的数据包括宽时间窗口及各窄时间窗口的平均功率、还包括缓存队列中的数据；若不为1，则进入步骤（3-3）；

（3-3）计算宽时间窗口的平均功率和K个窄时间窗口各自的平均功率，并对宽时间窗口及各窄时间窗口对应的缓存队列进行处理：当前采样点进入缓存队列、缓存队列中最末的采样点退出缓存队列；

（3-4）分别判断各窄时间窗口的平均功率是否大于等于T1，得到K个高门限判决结果；并且，分别判断各窄时间窗口的平均功率是否大于等于T2，得到K个低门限判决结果；

（3-5）建立“上升沿低门限融合决策”标志Z1，然后对K个窄时间窗口的低门限判断结果进行决策融合；若融合结果为检测到脉冲信号，则将Z1置为1，否则将Z1置为0；

（3-6）建立“上升沿高门限融合决策”标志Z2，然后对K个窄时间窗口的高门限判断结果进行决策融合；若融合结果为检测到脉冲信号，则将Z2置为1，否则将Z2置为0；

（3-7）检验标志X3是否为1：若标志X3为1，则将N2加1，然后进入步骤（3-8）；若标志X3不为1，则判断宽时间窗口的平均功率是否大于等于T0：若宽时间窗口的平均功率大于等于T0，则将标志X3置1，置N2为1，并记录“宽时间窗口上升沿位置”，然后进入步骤（3-8），若宽时间窗口的平均功率小于T0，则进入步骤（3-3）对下一采样点进行处理；

（3-8）将宽时间窗口检测结果与上升沿低门限融合决策进行第二级决策融合，检验宽时间窗口检测到脉冲信号后、上升沿低门限融合决策过程中第一次检测到脉冲信号的时刻：如果标志Y1为0，则检验标志Z1是否为1：如果标志Z1为1，则置标志Y1为1并记录“低门限上升沿位置”再进入步骤（3-9），如果标志Z1不为1，则进入步骤（3-9）；如果标志Y1不为0，则进入步骤（3-9）；

（3-9）将宽时间窗口检测结果与上升沿高门限融合决策进行第二级决策融合，检验宽时间窗口检测到脉冲信号后、上升沿高门限融合决策过程中第一次检测到脉冲信号的时刻：如果标志Y2为0，则检验标志Z2是否为1：如果标志Z2为1，则置标志Y2为1并记录“高门限上升沿位置”再进入步骤（3-10），如果标志Z2不为1，则进入步骤（3-10）；如果标志Y2不为0，则进入步骤（3-10）；

（3-10）宽时间窗口检测到脉冲信号后，检验当前脉冲的下降沿是否出现：如果当前宽时间窗口的平均功率小于T0，表明上升沿检测过程中宽时间窗口检测到脉冲信号后脉冲信号又消失了，即当前脉冲的下降沿到达，则记录“宽时间窗口下降沿位置”并将标志X2及X4均置为1，并置标志X3及N1为0，然后执行“自适应上升沿位置确定”模块并给出当前脉冲上升沿位置，然后上升沿检测完成并返回；如果当前宽时间窗口的平均功率不小于T0，则估计信噪比SNR，然后进入步骤（3-11）；

（3-11）检验上升沿检测是否完成：宽时间窗口检测到脉冲信号后，如果N2大于N0，则表明上升沿检测及信噪比估计已完成，则将标志X1、X2、X3和X4均置0，然后执行“自适应上升沿位置确定”模块并给出上升沿位置，最后上升沿检测完成并返回；如果N2不大于N0，则跳转至步骤（3-3）对下一采样点进行处理；

所述“自适应上升沿位置确定”模块的步骤为：

（A-1）如果SNR>=SNR0且标志Y2为1，则置上升沿位置为“高门限上升沿位置”、然后返回，否则进入步骤（A-2）；

（A-2）如果SNR<SNR0且标志Y1为1，则置上升沿位置为“低门限上升沿位置”、然后返回，否则进入步骤（A-3）；

（A-3）置上升沿位置为“宽时间窗口上升沿位置”，然后返回；

（4）运行下降沿检测模块：

（4-1）建立窄时间窗口的“已检测到低门限下降沿”标志Y3和窄时间窗口的“已检测到高门限下降沿”标志Y4并全部置为0；

（4-2）检验标志X2是否为1：若为1，表明在上升沿检测模块中脉冲信号出现后又消失，则将标志X2置0，然后进入步骤（4-4），根据缓存区中的数据检测下降沿位置，所述缓存区中的数据包括宽时间窗口及各窄时间窗口的平均功率、还包括缓存队列中的数据；若不为1，则进入步骤（4-3）；

（4-3）计算宽时间窗口的平均功率和K个窄时间窗口各自的平均功率，并对宽时间窗口及各窄时间窗口对应的缓存队列进行处理：当前采样点进入缓存队列、缓存队列中最末的采样点退出缓存队列；

（4-4）分别判断各个窄时间窗口的平均功率是否低于T1，得到K个高门限判决结果；并且，分别判断各窄时间窗口的平均功率是否低于T2，得到K个低门限判决结果；

（4-5）建立“下降沿低门限融合决策”标志Z3，然后对K个窄时间窗口的低门限判断结果进行决策融合；若融合结果为没有检测到脉冲信号，则将Z3置为1，否则将Z3置为0；

（4-6）建立“下降沿高门限融合决策”标志Z4，然后对K个窄时间窗口的高门限判断结果进行决策融合；若融合结果为没有检测到脉冲信号，则将Z4置为1，否则将Z4置为0；

（4-7）检验标志X4是否为0：若标志X4为0，则进入步骤（4-8），若标志X4不为0，则将N1加1后进入步骤（4-9）；

（4-8）判断宽时间窗口的平均功率是否低于T0：若宽时间窗口的平均功率低于T0，将标志X4和N1均置为1，并记录“宽时间窗口下降沿位置”，再进入步骤（4-9）；若宽时间窗口的平均功率大于或等于T0，则估计信噪比SNR，然后进入步骤（4-3）对下一采样点进行处理；

（4-9）宽时间窗口检测结果与下降沿低门限融合决策进行第二级决策融合，检验宽时间窗口检测到脉冲信号消失后、下降沿低门限融合决策过程中第一次检测到脉冲信号消失的时刻：如果标志Y3为0，则检验标志Z3是否为1：如果标志Z3为1，则置标志Y3为1并记录“低门限下降沿位置”再进入步骤（4-10），如果标志Z3不为1，则进入步骤（4-10）；如果标志Y3不为0，则进入步骤（4-10）；

（4-10）将宽时间窗口检测结果与下降沿高门限融合决策进行第二级决策融合，检验宽时间窗口检测到脉冲信号消失后、下降沿高门限融合决策过程中第一次检测到脉冲信号消失的时刻：如果标志Y4为0，则检验标志Z4是否为1：如果标志Z4为1，则置标志Y4为1并记录“高门限下降沿位置”再进入步骤（4-11），如果标志Z4不为1，则进入步骤（4-11）；如果标志Y4不为0，则进入步骤（4-11）；

（4-11）检验下一脉冲的上升沿是否出现：如果当前宽时间窗口的平均功率大于等于T0，表明下降沿检测过程中检测到新的脉冲信号出现，即下一个脉冲的上升沿到达，则记录“宽时间窗口上升沿位置”并将标志X1和X3置为1，并置标志X4和N2为0，然后执行“自适应下降沿位置确定”模块并给出当前脉冲下降沿位置，然后下降沿检测完成并返回；如果当前宽时间窗口的平均功率小于T0，则进入步骤（4-12）；

（4-12）检测下降沿检测是否完成：如果N1大于N，则将标志X1、X2、X3和标志X4置0，然后执行“自适应下降沿位置确定”模块并给出下降沿位置，然后下降沿检测完成并返回；如果N1小于等于N，则跳转至步骤（4-3）对下一采样点处理；

（5）根据上升沿位置和下降沿位置计算出脉冲宽度，然后进入步骤（3）再次开始检测上升沿；

所述“自适应下降沿位置确定”模块的步骤为：

（B-1）如果SNR>=SNR0且标志Y4为1，则下降沿位置为“高门限下降沿位置”、然后返回，否则进入步骤（B-2）；

（B-2）如果SNR<SNR0且标志Y3为1，则下降沿位置为“低门限下降沿位置”、然后返回，否则进入步骤（B-3）；

（B-3）置下降沿时刻为“宽时间窗口下降沿位置”，然后返回。