[发明专利]一种基于多级滤波抽取和两级WOLA结构的地磁弱信号检测算法

说明书

本发明公开了一种基于多级滤波抽取和两级WOLA(加权叠加滤波器组)结构的地磁弱信号检测算法。在频域探测模式下，利用基于WOLA的弱信号检测算法对经过前端调理电路和AD采样电路的信号进行检测。基于WOLA的弱信号检测算法流程如下所示：(1)首先对AD采样后的信号进行滤波抽取处理，利用数字滤波器的稳定性，抑制带外噪声，提高输入弱信号的信噪比(SNR)；(2)然后将滤波抽取后的信号输入信道化模块依次进行两级WOLA信道化处理，通过窄带滤波器滤除带外噪声，并将整个带宽内的信号分成若干个子信道输出；(3)最后信道选择模块根据发射信号频率计算出AD采样信号对应的子信道，并将该子信道输出的信号通过一组横向滤波器组后输出，横向滤波器组可用FFT(快速傅里叶变换)实现，将时域能量转换到频域，可以实现对多个任意频率信号的检测。

技术领域

本发明属于一种信号检测算法，特别是一种基于多级滤波抽取和两级WOLA结构的地磁弱信号检测算法。

背景技术

弱信号检测技术广泛应用于雷达、小目标检测、飞行器拦截等各个方面，目前针对弱信号的检测算法大多是混频+滤波+FFT的结构，信号首先经过前端模拟放大电路后，经模数转换器(ADC)，将模拟信号转换成数字信号，再通过窄带低通滤波器，滤除高频噪声，提高信噪比，从而完成对弱信号的检测。但是这种检测方法在同一时间只能对单一频点的信号进行处理，且数据率很高，如果低通滤波器的带宽过小会导致滤波器设计阶数过高，不易实现，而且会增加FPGA处理难度，浪费资源，所以对弱信号的检测能力会有很大限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数字信号检测算法，这种算法能够实现弱信号的精确检测，且可以同时检测多个不同频率的信号。

实现本发明目的的技术解决方案为：利用数字滤波器的稳定性，抽取滤波模块可以对输入的信号进行降采样，通过数字滤波器抑制带外噪声，提高信号SNR，并可以根据输入信号频率的不同，灵活地设计抽取率，大大提高了系统的适用范围及检测性能；信道化算法可以将整个频带分为若干个子频带，然后对每个子频带分别进行混频、滤波处理；因为每个子频带的带宽远小于系统整个工作频带，因此大大降低了系统工作频率及处理难度；可以同时检测整个频带内的多个任意频点的信号；根据帕斯维尔定律，将时域连续的能量转变为频域离散的能量，提高信号检测精度；利用FFT窄带滤波器组的特性，等效为一组均匀信道，利用滤波器带外抑制的能力，抑制带外噪声，提高SNR。

滤波抽取模块采用CIC+HB+LPF的多级滤波结构，减小信号速率，提高SNR，降低后续数据传输和信道化算法实现难度。

信道化算法由两级WOLA结构实现，将整个频带的信号分成若干个子频带，分别搬移到基带进行处理，大大提高检测精度。

根据帕斯维尔定律，将时域连续的能量转变为频域离散的能量，提高信号检测精度，同时利用FFT窄带滤波器组的特性，抑制带外噪声，提高SNR。

本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)本发明利用数字滤波器的稳定性，抑制带外噪声，提高信号SNR，增强弱信号检测能力，且可以根据输入信号频率的不同，灵活地设计抽取率，大大提高了系统的适用范围及检测性能。

(2)本发明采用两级WOLA结构信道化算法，该结构适用性广，抽取率D和信道数K没有严格的约束关系，运算量和复杂度大幅降低，且可以同时检测整个频带内的多个任意频点的信号。

附图说明

图1是基于多级滤波抽取和两级WOLA结构的地磁弱信号检测算法总体框图。

图2是滤波抽取模块结构图。

图3是FFT算法的窄带滤波器组特性。

图4是第一级WOLA信道化FPGA设计结构。

图5是第二级WOLA信道化FPGA设计结构。

具体实施方式