可配置存儲復用的動目標檢測器及其檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種可配置存儲復用的動目標檢測器及其檢測方法，主要解決現有動目標檢測靈活性差，硬件消耗大的問題。其包括數據轉換模塊(1)、數據分配模塊(2)、FFT模塊(3)、FIR濾波器組模塊(4)、數據選擇模塊(5)和截位處理模塊(6)；數據轉換模塊(1)將外部輸入的串行數據轉換順序后通過數據分配模塊(2)將數據分配給FFT模塊(3)或FIR濾波器組模塊(4)進行動目標檢測處理，檢測處理后的結果由數據選擇模塊(5)選擇輸出給截位處理模塊(6)進行截位處理，截位數據經過數據分配模塊(1)轉換順序后通過數據分配模塊(2)輸出到外部。本發明具有靈活性強，硬件消耗小的特性，可用于對雷達信號的實時處理。
【專利說明】可配置存儲復用的動目標檢測器及其檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于數字信號處理【技術領域】，更進一步涉及一種雷達信號處理技術中的動目標檢測器，用以增強動目標檢測的雜波抑制能力和靈活性，進而提高雷達信號處理的抗干擾能力和應用范圍。
【背景技術】
[0002]動目標檢測技術是現代雷達信號處 理領域的一種重要技術，在動目標檢測雷達中使用了各種濾波器，濾去固定雜波而取出運動目標的回波，從而大大改善了在雜波背景下檢測運動目標的能力，并且提高了雷達的抗干擾能力。
[0003]動目標檢測技術主要有兩種處理方法，即慢時鐘域的快速傅里葉變換FFT和FIR濾波器組濾波處理。由于現代雷達處理的數據量越來越大，動目標檢測的硬件量龐大，所以FFT方法成為了主要的處理方法。但是，FFT的階數一定要是2的整數冪，形成的多普勒濾波器特性都是辛克函數，每個濾波器的主副瓣比只有13.2，限制了它對氣象雜波的抑制性能。此外，FFT方法雖有運算量小的優點，但若運算點數較少，此優點不明顯，且其靈活性差，止帶衰減小，對雜波抑制能力差，常不能滿足要求。
[0004]FIR濾波器組的運算點數不受限制，可以靈活設計每個濾波器的權系數，使其幅度頻率響應都在零頻附近有較深的零陷，用于抑制地雜波。所以，目前人們感興趣的動目標檢測實現方法是采用FIR濾波器組。但是，FIR濾波器組硬件消耗龐大，只適用于運算點數較少的情形。
[0005]同時，經過動目標檢測處理之后，數據位寬增大，再次存儲會消耗大量存儲單元，限制了動目標檢測的數據處理能力。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種可配置存儲復用的動目標檢測器及其檢測方法，以減小動目標檢測能力與成本之間的矛盾和動目標檢測方式的單一性，提聞其抗干擾能力和應用范圍。
[0007]為實現上述目的，本發明的可配置存儲復用的動目標檢測器，包括:
[0008]數據轉換模塊(I)，用于將外部輸入的N組長度為M的串行數據轉換為M組長度為N的串行數據輸出到數據分配模塊，并將由截位處理模塊輸入的M組長度為L的串行數據轉換為L組長度為M的串行數據輸出到數據分配模塊；
[0009]數據分配模塊⑵，用于將M組長度為N的串行數據輸出到FFT模塊或FIR濾波器組模塊，并將L組長度為M的串行數據輸出到外部；
[0010]FFT模塊(3)，用于對M組長度為N的串行數據進行N點可變點FFT運算，其中N=2η, η = 2, 3, 4, 5......,并將運算結果輸出給數據選擇I旲塊；
[0011]FIR濾波器組模塊(4)，用于對M組長度為N的串行數據進行N點可變點FIR濾波器組處理，其中N古2η，η = 2，3，4，5……，并將運算結果輸出給數據選擇模塊；[0012]數據選擇模塊(5)，用于對來自FFT模塊或FIR濾波器組模塊的串行數據進行選擇輸出，并將輸出數據輸出到截位處理模塊；
[0013]截位處理模塊(6)，用于對來自數據選擇模塊的串行數據進行截位處理，并將截位數據輸出到數據轉換模塊。
[0014]為實現上述目的，本發明的可配置存儲復用的動目標檢測方法，包括如下步驟:
[0015](I)初始參數配置，用戶確定動目標檢測處理方式，輸入數據的組數N，每組輸入數據的個數M和多普勒通道個數L，設權系數的存儲單元有T個，對NX T個權系數進行存儲；
[0016](2)將N組長度為M的輸入數據寫入“寫”狀態的數據存儲單元中，同時從“讀”狀態的數據存儲單元中將第0，I……N-1組的第i個數據串行輸出，其中，O ≤ i ≤ M-1 ；
[0017](3)根據動目標檢測處理方式，對M組長度為N的串行數據進行動目標檢測處理:
[0018]若動目標檢測處理方式為FFT處理，則對M組長度為N的串行數據進行N點可變點FFT運算，其中N = 2η，η = 2，3,4,5……；
[0019]若動目標檢測處理方式為FIR濾波器組處理，則對M組長度為N的串行數據進行N點可變點FIR濾波器組濾波處理，其中N關2η，η = 2，3，4，5……；
[0020](4)對FFT運算結果或FIR濾波器組濾波結果進行截位處理，即將數據位寬縮小到輸入數據的位寬；
[0021](5)將M組長度為L的截位數據寫入“讀”狀態的數據存儲單元中，再從“讀”狀態的數據存儲單元中將第0，I……M-1組的第P個數據串行輸出，其中，O ≤p≤ L-10
[0022]本發明與現有技術相比具有以下優點:
[0023]第一，本發明由于采用了動目標檢測方式可選可變點FFT處理或者可變點FIR濾波器組處理，克服了動目標檢測方式的單一性，使得本發明保證了動目標檢測的雜波抑制能力，靈活性和應用范圍。
[0024]第二，本發明由于采用了用戶根據實際應用配置輸入數據的組數，每組輸入數據的個數和多普勒通道個數的方式，并且用戶可以配置FIR濾波器組的權系數，提高了動目標檢測的靈活性和抗干擾能力。
[0025]第三，本發明由于采用了將動目標檢測處理結果進行截位處理并回寫到原有數據存儲單元的方式，極大地減少了動目標檢測的硬件消耗，克服了存儲量過大限制動目標檢測能力的問題，使得本發明減小了硬件面積，提高數據存儲單元的利用率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明可配置存儲復用的動目標檢測器的整體結構示意圖；
[0027]圖2為圖1中數據轉換模塊的結構示意圖；
[0028]圖3為圖1中數據分配模塊的結構示意圖；
[0029]圖4為圖1中FIR濾波器組模塊的結構示意圖；
[0030]圖5為圖4中FIR濾波器組模塊中FIR濾波單元的結構示意圖；
[0031]圖6為圖1中數據選擇模塊的結構示意圖；
[0032]圖7為圖1中截位處理模塊的結構示意圖；
[0033]圖8為本發明的可配置存儲復用的動目標檢測方法流程圖。【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖對本發明做進一步的描述。
[0035]參照圖1，本發明的可配置存儲復用的動目標檢測器，包括數據轉換模塊1、數據分配模塊2、FFT模塊3、FIR濾波器組模塊4、數據選擇模塊5和截位處理模塊6。數據轉換模塊I通過數據總線和控制總線與數據分配模塊2相連，數據分配模塊2通過數據總線和控制總線與FFT模塊3相連，數據分配模塊2通過數據總線和控制總線與FIR濾波器組模塊4相連，FFT模塊3通過數據總線和控制總線與數據選擇模塊5相連，FIR濾波器組模塊4通過數據總線和控制總線與數據選擇模塊5相連，數據選擇模塊5通過數據總線和控制總線與截位處理模塊6相連，截位處理模塊6通過數據總線和控制總線與數據轉換模塊I相連。
[0036]數據轉換模塊I將外部輸入的N組長度為M的串行數據轉換為M組長度為N的串行數據輸出到數據分配模塊2 ;數據分配模塊2根據動目標檢測方式對M組長度為N的串行數據進行數據分配，即將串行數據輸出到FFT模塊3或FIR濾波器組模塊4進行動目標檢測處理；若動目標檢測方式為FFT處理，FFT模塊3對M組長度為N的串行數據進行N點可變點FFT運算，其中N = 2η，η = 2，3，4，5……，并將運算結果輸出給數據選擇模塊5 ;若動目標檢測方式為FIR濾波器組處理，FIR濾波器組模塊4對M組長度為N的串行數據進行N點可變點FIR濾波器組處理，其中N古2η，η = 2，3,4,5……，并將濾波結果輸出給數據選擇模塊5 ;數據選擇模塊5根據動目標檢測方式將來自FFT模塊3或FIR濾波器組模塊4的M組長度為L的串行數據選擇輸出到截位處理模塊6 ;截位處理模塊6對來自數據選擇模塊5的串行數據 進行截位處理，并將截位數據輸出到數據轉換模塊I ;數據轉換模塊I將由截位處理模塊6輸入的M組長度為L的串行數據轉換為L組長度為M的串行數據輸出到數據分配模塊2 ;數據分配模塊2將L組長度為M的串行數據輸出到外部。
[0037]參照圖2，所述的數據轉換模塊1，其包括一個數據轉換控制單元11，兩個輸入數據選擇單元12、13，兩個數據存儲單元14、15，一個輸出數據選擇單元16。數據轉換控制單元11通過控制總線分別與其它各單元相連；第一輸入數據選擇單元12通過數據總線與第一數據存儲單元14相連；第二輸入數據選擇單元13通過數據總線與第二數據存儲單元15相連；第一數據存儲單元14和第二數據存儲單元15均通過數據總線與輸出數據選擇單元16相連。該控制數據轉換控制單元11在外部輸入的有效信號和截位數據標志信號的控制下產生不同的控制信號:一是為第一數據存儲單元14和第二數據存儲單元15產生地址、讀使能信號和寫使能信號，二是為第一輸入數據選擇單元12和第二輸入數據選擇單元13產生數據選擇信號，三是為輸出數據選擇單元16產生數據選擇信號，四是產生數據轉換標志信號并將此信號輸出到數據分配模塊；第一數據存儲單元14和第二數據存儲單元15構成“乒乓”存儲結構；第一輸入數據選擇單元12，第二輸入數據選擇單元13和輸出數據選擇單元16對外部輸入的串行數據進行“乒乓”讀寫操作和截位數據的讀寫操作，即將外部輸入的串行數據寫到“寫”狀態的第一數據存儲單元14和第二數據存儲單元15中，將“讀”狀態的第一數據存儲單元14和第二數據存儲單元15中的數據串行讀出，同時將截位數據回寫到“讀”狀態的第一數據存儲單元14和第二數據存儲單元15中，再將“讀”狀態的第一數據存儲單元14和第二數據存儲單元15中的數據串行讀出；輸出數據選擇單元16將“讀”狀態的第一數據存儲單元14和第二數據存儲單元15中的讀出數據輸出到數據分配模塊。
[0038]參照圖3，所述的數據分配模塊2，其包括一個數據分配控制單元21，三個數據選擇單元，即第一數據選擇單元22、第二數據選擇單元23、第三數據選擇單元24。該數據分配控制單元21通過控制總線分別與所述的三個數據選擇單元22、23和24相連。該數據分配控制單元21在數據轉換標志信號的控制下產生不同的控制信號:一是為所述的三個數據選擇單元22、23和24產生數據選擇信號，二是產生FFT有效信號并將此信號輸出到FFT模塊，三是產生FIR濾波器組有效信號并將此信號輸出到FIR濾波器組模塊；第一數據選擇單元22和第二數據選擇單元23根據動目標檢測方式對M組長度為N的串行數據進行數據分配，即將串行數據輸出到FFT模塊或FIR濾波器組模塊；第三數據選擇單元24將L組長度為M的串行數據輸出到外部。
[0039]參照圖4，所述的FIR濾波器組模塊4，其包括濾波控制單元41，權系數存儲單元42，FIR濾波器組單元43，濾波數據選擇單元44 ;權系數存儲單元42包括T個數據存儲單元，FIR濾波器組單元43包括T個FIR濾波單元，其中T關2% t = 2，3，4，5……。該濾波控制單元41通過控制總線分別與其它各單元相連，T個存儲單元通過數據總線與T個FIR濾波單元相連，T個FIR濾波單元分別與輸出數據選擇單元44相連。該濾波控制單元41在FIR濾波器組有效信號的控制下產生不同的控制信號:一是為T個數據存儲單元產生地址、讀使能信號和寫使能信號，二是產生FIR濾波器組數據標志信號并將此信號輸出到數據選擇模塊。所述的T個FIR濾波單元中的第k個FIR濾波單元將數據分配模塊輸入的M組長度為N的串行數據與第k個數據存儲單元的權系數進行濾波處理，同時產生第k個和2T-k-l個濾波器的濾波結果，其中，O < k ( T-1 ;濾波數據選擇單元44根據多普勒通道個數L從每組2T個濾波結果中選擇第0，I，……L/2-1以及第2T-L/2，2T-L/2+1，……2T-1個濾波結果，串行輸出到數據選擇模塊。
[0040]所述的FIR濾波 單元，如圖5所示，其包括一個復數乘法器431，兩個累加器432、433，一個計數器434，兩個數據選擇器435、436，兩個觸發器437、438。計數器434通過控制總線分別與第一累加器432，第二累加器433，第一數據選擇器435和第二數據選擇器436相連，復數乘法器431通過數據總線分別與第一累加器432和第二累加器433相連，第一累加器432通過數據總線與第一數據選擇器435相連，第二累加器433通過數據總線與第二數據選擇器436相連，第一數據選擇器435與第一觸發器437相連，第二數據選擇器436與第二觸發器438相連。該計數器434在FIR濾波器組有效信號的控制下計數和清零，同時產生不同的控制信號:一是為第一累加器432和第二累加器433產生清零信號，二是為第一數據選擇器435和第二數據選擇器436產生數據選擇信號；復數乘法器431對濾波輸入數據和第k個數據存儲單元的權系數進行復數乘法運算，同時得到第k個和第2T-k-l個濾波器的乘法結果；將第k個濾波器的乘法結果交給累加器432進行累加處理，將第2T-k-l個濾波器的乘法結果交給累加器433進行累加處理；當計數器的計數值小于N-1時，數據選擇器435將觸發器437的輸出數據輸出到濾波數據選擇單元，數據選擇器436將觸發器438的輸出數據輸出到濾波數據選擇單元；當計數器計數到N-1時，計數器清零，數據選擇器435將累加器432的累加結果輸出到濾波數據選擇單元并將累加器432清零，數據選擇器436選擇將累加器433的累加結果輸出到濾波數據選擇單元并將累加器433清零。
[0041]參照圖6，所述的數據選擇模塊5包括一個數據選擇控制單元51，一個檢測處理數據選擇單元52。數據處理控制單元51通過控制總線與處理數據選擇單元52相連。該控制單元51在FFT數據標志信號和FIR濾波器組數據標志信號的控制下產生不同的控制信號:一是為檢測處理數據選擇單元52產生數據選擇信號，二是產生數據選擇標志信號并將此信號輸出到截位處理模塊；檢測處理數據選擇單元52根據動目標檢測方式將FFT的運算結果或FIR濾波器組的濾波結果輸出到截位處理模塊。
[0042]參照圖7,所述的的截位處理模塊6,其包括一個截位處理控制單元61, —個計數單元62, —個截位點更新單元63和一個截位單元64。截位處理控制單元61通過控制總線與計數單元62相連,計數單元62通過控制總線與截位點更新單元63相連,截位點更新單元63通過數據總線與截位單元64相連。該控制單元61在數據選擇標志信號的控制下產生不同的控制信號:一是產生計數單元計數方式選擇信號，二是產生截位數據標志信號并將此信號輸出到數據轉換模塊；若動目標檢測處理方式為FFT處理，或者動目標檢測處理方式為FIR濾波器組處理且N = L，M組數據是連續的，當計數單元62計數到I時更新截位點更新單元63的截位點；若動目標檢測處理方式為FIR濾波器組處理且N > L，M組數據是分散的，當計數單元62計數到M時更新截位點更新單元63的截位點。通過截位單元64根據截位點更新單元63的截位點對輸入數據進行截位處理，并將截位數據輸出到數據轉換模塊。
[0043]參照圖8，本發明的可配置存儲復用的動目標檢測方法包括如下步驟:
[0044]步驟I，初始化配置。
[0045]用戶確定動目標檢測處理方式，輸入數據的組數N，每組輸入數據的個數M和多普勒通道個數L，設權系數的存儲單元有T個，對NX T個權系數進行存儲。
[0046]步驟2，輸入數據轉換。
[0047]將N組長度為M的輸入數據寫入“寫”狀態的數據存儲單元中，同時從“讀”狀態的數據存儲單元中將第0，1……N-1組的第i個數據串行輸出，其中，O≤i ≤M-10
[0048]步驟3，動目標檢測處理。
[0049]根據動目標檢測處理方式，對M組長度為N的串行數據進行動目標檢測處理:
[0050]若動目標檢測處理方式為FFT處理，則對M組長度為N的串行數據進行N點可變點FFT運算，得到FFT運算結果，其中N = 2η，η = 2，3，4，5……；
[0051]若動目標檢測處理方式為FIR濾波器組處理，則對M組長度為N的串行數據進行N點可變點FIR濾波器組濾波處理，得到FIR濾波器組濾波結果，其中N古2η，η =2，3，4，5......ο
[0052]所述的FIR濾波器組是通過L個FIR橫向濾波器實現的，其步驟如下:
[0053](3a)對于第k個濾波器，其中，OL/2-1，按照下式求出濾波結果:
【權利要求】
1.一種可配置存儲復用的動目標檢測器，包括: 數據轉換模塊(I)，用于將外部輸入的N組長度為M的串行數據轉換為M組長度為N的串行數據輸出到數據分配模塊，并將由截位處理模塊輸入的M組長度為L的串行數據轉換為L組長度為M的串行數據輸出到數據分配模塊； 數據分配模塊(2)，用于將M組長度為N的串行數據輸出到FFT模塊或FIR濾波器組模塊，并將L組長度為M的串行數據輸出到外部； FFT模塊(3)，用于對M組長度為N的串行數據進行N點可變點FFT運算，其中N = 2n,η = 2,3, 4，5......，并將運算結果輸出給數據選擇模塊； FIR濾波器組模塊(4)，用于對M組長度為N的串行數據進行N點可變點FIR濾波器組處理，其中N古2η，η = 2，3，4，5……，并將濾波結果輸出給數據選擇模塊； 數據選擇模塊(5)，用于對來自FFT模塊或FIR濾波器組模塊的串行數據進行選擇輸出，并將輸出數據輸出到截位處理模塊； 截位處理模塊(6)，用于對來自數據選擇模塊的串行數據進行截位處理，并將截位數據輸出到數據轉換模塊。
2.根據權利要求1所述的可配置存儲復用的動目標檢測器，其特征在于，所述數據轉換模塊(I)，包括一個數據轉換控制單元(11)，兩個輸入數據選擇單元(12，13)，兩個數據存儲單元(14，15)，一個輸出數據選擇單元(16);兩個數據存儲單元(14，15)構成“乒乓”存儲結構，在數據轉換控制單元(11)的控制下，輸入數據選擇單元(12，13)和輸出數據選擇單元(16)對外部輸入的串行數據進行“乒乓”讀寫操作和截位數據的讀寫操作，即將外部輸入的串行數據寫到“寫”狀態的數據存儲單元(14，15)中，將“讀”狀態的數據存儲單元(14，15)中的數據串行讀出，同時將截位數據回寫到“讀”狀態的數據存儲單元(14，15)中，再將“讀”狀態的數據存儲單元(14，15)中的數據串行讀出，輸出數據選擇單元(16)將“讀”狀態的存儲單元(14，15)中的讀出數據輸出到數據分配模塊。
3.根據權利要求1所述的可配置存儲復用的動目標檢測器，其特征在于，所述數據分配模塊(2)，包括一個數據分配控制單元(21)，三個數據選擇單元(22，23，24);在數據分配控制單元(21)的控制下，第一、第二數據選擇單元(22，23)將數據轉換模塊輸出的M組長度為N的串行數據輸出到FFT模塊或FIR濾波器組模塊，第三數據選擇單元(24)將數據轉換模塊輸出的L組長度為M的串行數據輸出到外部。
4.根據權利要求1所述的可配置存儲復用的動目標檢測器，其特征在于，所述FIR濾波器組模塊(4)，包括濾波控制單元(41)，權系數存儲單元(42)，FIR濾波器組單元(43)和濾波數據選擇單元(44);該權系數存儲單元(42)包括T個數據存儲單元，該FIR濾波器組單元(43)包括T個FIR濾波單元,其中T關2\ t = 2，3，4，5......,該T個數據存儲單元通過數據總線與T個FIR濾波單元相連；在濾波控制單元(41)的控制下，每個FIR濾波單元將數據分配模塊輸入的M組長度為N的串行數據與與其對應的數據存儲單元的權系數進行濾波處理，并通過濾波數據選擇單元(44)將濾波結果選擇輸出到數據選擇模塊。
5.根據權利要求1所述的可配置存儲復用的動目標檢測器，其特征在于，所述數據選擇模塊(5)，包括數據選擇控制單元(51)和處理數據選擇單元(52);處理數據選擇單元(52)在數據選擇控制單元(51)的控制下，將FFT的運算結果或FIR濾波器組的濾波結果輸出到截位處理模塊。
6.根據權利要求1所述的可配置存儲復用的動目標檢測器，其特征在于，所述截位處理模塊(6),包括截位處理控制單元(61),計數單元(62),截位點更新單元(63)和截位單元(64);截位處理控制單元(61)控制計數單元(62)計數和清零，當計數單元(62)計數到指定值時更新截位點更新單元(63)的截位點,截位單元(64)根據截位點更新單元(63)的截位點對輸入數據進行截位處理，并將截位數據輸出到數據轉換模塊。
7.—種可配置存儲復用的動目標檢測方法，包括如下步驟: (1)初始參數配置，用戶確定動目標檢測處理方式，輸入數據的組數N，每組輸入數據的個數M和多普勒通道個數L，設權系數的存儲單元有T個，對NX T個權系數進行存儲； (2)將N組長度為M的輸入數據寫入“寫”狀態的數據存儲單元中，同時從“讀”狀態的數據存儲單元中將第O，I……N-1組的第i個數據串行輸出，其中，O ^ i ^ M-1 ； (3)根據動目標檢測處理方式，對M組長度為N的串行數據進行動目標檢測處理: 若動目標檢測處理方式為F FT處理，則對M組長度為N的串行數據進行N點可變點FFT運算，其中N = 2n，n = 2，3,4,5……； 若動目標檢測處理方式為FIR濾波器組處理，則對M組長度為N的串行數據進行N點可變點FIR濾波器組濾波處理，其中N關2η，η = 2，3，4，5……； (4)對FFT運算結果或FIR濾波器組濾波結果進行截位處理，即將數據位寬縮小到輸入數據的位寬； (5)將M組長度為L的截位數據寫入“讀”狀態的數據存儲單元中，再從“讀”狀態的數據存儲單元中將第O，I……M-1組的第P個數據串行輸出，其中，O ^ L-10
8.根據權利要求7所述的一種可配置存儲復用的動目標檢測方法，其中所述步驟(3)中對串行輸入的數據進行N點可變點FIR濾波器組濾波處理，是通過L個FIR橫向濾波器實現的，其步驟如下: (3a)對于第k個濾波器，其中，OL/2-1，按照下式求出濾波結果:
【文檔編號】G01S7/36GK104035075SQ201410298472
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月27日 優先權日:2014年6月27日
【發明者】史江義, 陳付鎖, 葉海南, 馬佩軍, 舒浩, 賈琳黎, 張璐, 姜劼 申請人:西安電子科技大學