一种动目标检测滤波装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测量领域，具体说涉及一种动目标检测滤波装置及方法。
【背景技术】
[0002]列车在行驶过程中，前面的运动目标往往处于地物、云雨、海浪等复杂的背景中。杂波的存在会严重干扰列车上的雷达对前方目标的检测和判断。雷达信号处理器中的动目标检测(Moving Targets Detect1n，MTD)滤波装置可以根据运动目标回波和杂波频谱结构的不同来抑制杂波。运动目标回波的频谱由发射信号的频谱在频率轴上平移fd(多普勒频移)得到。固定回波的频谱与发射信号频谱幅度不同，固定点杂波的频谱位于nf；(脉冲重复频率)上，可以用对消器过滤。运动目标的速度比背景的速度大得多，即多普勒频移比背景的大得多，在频域上可以将它们方便的区分。由于目标的fd未知，因此要用覆盖整个多普勒频率范围的一组相邻且部分重叠的滤波器组来近似实现匹配滤波。
[0003]基于上述原理，MTD滤波装置需要多个周期的采样数据，每个周期回波的数据是沿距离单元的采样值。同一距离单元的数据是依次间隔一个脉冲重复周期的采样值，反映了同一距离单元目标的变化情况，MTD滤波装置处理不同周期同一距离单元的数据。
[0004]现阶段，MTD滤波器通常采用有限长单位冲激响应(Finite Impulse Response，FIR)滤波器结构。其根本原理是接收并暂存每个周期回波的数据，待所有周期回波的数据接收完毕后进行处理并输出。这样处理的弊端是:
[0005](I)当积累周期数比较大时，待所有数据都接收完成后再处理时，处理时间可能较长，实时性不够好。
[0006](2)当积累周期数比较大时，待所有数据接收完毕后再作处理，会导致当前处理还没结束时，下一次处理的数据可能已经到来，会引起错误。
[0007](3)需要大量的缓存单元来缓存接收到的数据。
[0008]因此，针对由现有MTD滤波装置结构所导致的实时性差、错误隐患以及缓存单元需求量大的问题，需要一种新的MTD滤波装置以及滤波方法以达到更为理想的滤波效果。
【发明内容】
[0009]针对现有MTD滤波装置结构所存在的问题，本发明提供了一种动目标检测滤波装置，包括:
[0010]加法器，其包含第一输入端、第二输入端以及第一输出端，用于在当前脉冲周期内将来自所述第一输入端以及所述第二输入端的两个数据相加从而获取并输出所述当前脉冲周期的滤波求和结果；
[0011]滤波单元，其与所述第一输入端相连，用于在所述当前脉冲周期内将所述当前脉冲周期的采样数据与相应的滤波器系数相乘从而获取并输出所述当前脉冲周期的单周期滤波结果到所述加法器；
[0012]存储器，其输出端与所述第二输入端相连且其输入端与所述第一输出端相连，所述存储器被构造成在所述当前脉冲周期中输出上一个脉冲周期的滤波求和结果并保存所述当前脉冲周期的滤波求和结果。
[0013]在一实施例中，所述存储器被构造为在所述当前脉冲周期内先输出内部存储的数据然后利用接收到的数据替换更新内部存储的原有数据。
[0014]在一实施例中，所述滤波单元包含:
[0015]滤波系数寄存器，用于存储并输出用于滤波的滤波系数；
[0016]采样数据获取器，用于获取并输出所述当前脉冲周期的采样数据；
[0017]乘法器，其与所述滤波系数寄存器以及采样数据获取器相连，所述乘法器用于在所述当前脉冲周期中将所述当前脉冲周期的采样数据与相应的滤波系数相乘从而获取并输出所述当前脉冲周期的单周期滤波结果。
[0018]在一实施例中，所述采样数据获取器包含采样数据输入单元、采样数据输出单元以及数据寄存模块，其中:
[0019]所述采样数据输入单元被构造成获取并输出所述采样数据到所述数据寄存模块；
[0020]所述采样数据输出单元被构造成读取并输出所述数据寄存模块中的所述采样数据。
[0021]在一实施例中，所述数据寄存模块包含多个采样数据寄存器，其中:
[0022]所述采样数据输入单元连接到所有的所述采样数据寄存器，用于基于特定顺序依次向所述采样数据寄存器写入所述采样数据；
[0023]所述采样数据输出单元连接到所有的所述采样数据寄存器，用于基于所述特定顺序依次读取并输出所述采样数据寄存器中的数据。
[0024]在一实施例中，所述数据寄存模块包含两个所述采样数据寄存器。
[0025]在一实施例中，所述采样数据寄存器包含多个存储单元，其中:
[0026]所述采样数据输入单元写入数据时向同一所述采样数据寄存器的所有所述存储单元写入相同的数据；
[0027]所述采样数据输出单元读取并验证同一所述采样数据寄存器的所有所述存储单元中的数据是否一致，从而判断所述采样数据输入单元写入数据的操作是否正确执行。
[0028]在一实施例中，其特征在于:
[0029]所述乘法器在每次乘法运算中将所述当前脉冲周期的采样数据与相应的所述滤波系数中的一部分相乘并输出；
[0030]在整个所述当前脉冲周期中所述乘法器执行多次所述乘法运算从而将所述当前脉冲周期的采样数据与相应的所有所述滤波系数相乘并输出。
[0031 ] 在一实施例中，所述装置基于现场可编程门阵列构造。
[0032]本发明还提出了一种动目标检测滤波方法，所述方法包含以下步骤:
[0033]单周期滤波结果获取步骤，将当前脉冲周期的采样数据与相应的滤波系数相乘从而获取当前脉冲周期的单周期滤波结果；
[0034]求和步骤，将所述当前脉冲周期的滤波结果与上一脉冲周期的滤波求和结果相加从而获取当前脉冲周期的滤波求和结果，最后一个脉冲周期的滤波求和结果为最终的滤波结果。
[0035]与现有技术相比，本发明在减小数据存储资源占用以及乘法器资源占用的基础上提高了滤波处理速度，从而降低了装置的资源需求并提高了滤波输出的实时性。
[0036]本发明的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本发明的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本发明而被了解。本发明的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。
【附图说明】
[0037]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0038]图1是现有技术滤波原理示意图；
[0039]图2是现有技术滤波器结构示意图；
[0040]图3是在现场可编程门阵列实现现有技术滤波器的结构示意图；
[0041]图4是根据本发明一实施例滤波器结构示意图；
[0042]图5是根据本发明一实施例在现场可编程门阵列实现滤波器的结构示意图；
[0043]图6是根据本发明一实施例滤波器的采样数据获取器结构示意图；
[0044]图7是根据本发明另一实施例滤波器的采样数据获取器结构示意图；
[0045]图8是根据本发明一实施例滤波器的存储器结构示意图；
[0046]图9是根据本发明另一实施例滤波器的存储器结构示意图。
【具体实施方式】
[0047]以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0048]现有技术中的MTD滤波装置是根据运动目标回波和杂波频谱结构的不同来抑制杂波的。图1所示为雷达信号处理器接收到的回波，横坐标为频率。运动目标回波的频谱由