基于FPGA的用于信号检测的频谱数据压缩方法及装置与流程

本发明属于信号检测领域，特别是涉及基于fpga的用于信号检测的频谱数据压缩方法及装置。

背景技术：

1、目前国内在超短波信号检测的过程中，通常将接收的信号通过快速傅立叶变换，取得信号频谱数据，然后利用信号的频谱特征进行信号检测。这种信号检测方法需要对整个频段内的信号频谱进行传输和处理，当检测信号瞬时带宽非常大的时候，传输和处理的数据也会随之急剧增大。为了减少传输和处理的数据，通常会选择性的牺牲傅立叶变换的频率分辨率，这会导致信号检测准确率大大降低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于fpga的用于信号检测的频谱数据压缩方法及装置。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、本发明的第一方面公开了一种基于fpga的用于信号检测的频谱数据压缩方法，包括：

4、获取待检测信号的时域数据；

5、对所述时域数据进行傅里叶变换，得到频谱数据；

6、对所述频谱数据进行对数压缩，得到第一压缩数据；

7、对第一压缩数据进行平均压缩，得到第二压缩数据；

8、对第一压缩数据进行最大值压缩，得到第三压缩数据；

9、对第一压缩数据进行门限压缩，得到第四压缩数据；

10、对第二压缩数据进行门限压缩，得到第五压缩数据；

11、对第三压缩数据进行门限压缩，得到第六压缩数据；

12、获取要输出的数据类型，根据所述数据类型输出对应的压缩数据。

13、进一步地，所述对数压缩的过程包括：

14、根据换底公式将计算log10x转换为计算的值；

15、将频谱数据取绝对值，然后将取绝对值后的频谱数据转换为浮点频谱数据；

16、计算出ln 10的定点小数值为a1，然后将定点小数值a1转为float16浮点数a2，然后计算得到a3；

17、对浮点频谱数据取logex后再乘a3得到20*log10x的值，实现频谱数据的对数压缩。

18、进一步地，所述平均压缩的过程包括：

19、将第一压缩数据按照2n次进行按位循环叠加，其中n为小于8的正整数；

20、将叠加后的数据利用二进制移位方法进行右移位，移位数为n，得到平均压缩后的频谱数据。

21、进一步地，所述最大值压缩的过程包括：

22、利用双口ram进行按位循环读写比较：当外部新数据大于ram中已存储的数据时，用外部数据替换ram中的数据；当外部数据等于或小于时ram中数据时，ram中数据保持不变；

23、利用双口ram进行按位循环读写n′次后得到最大值压缩后的数据。

24、进一步地，所述门限压缩包括：

25、获取用于门限压缩的判决门限；

26、将待门限压缩的数据与判决门限进行比较：若待门限压缩的数据的数据值大于判决门限，则输出b；若待门限压缩的数据的数据值小于判决门限，则输出c；其中，b表示1，c表示0；

27、根据b和c组成新的频谱数据序列。

28、进一步地，当有外部输入的固定门限时，使用该固定门限作为判决门限；当没有外部输入的固定门限时，计算自适应门限作为判决门限。

29、进一步地，计算自适应门限作为判决门限，包括：

30、将输入的频谱数据经过w次累加得到一个k1，依次得到k2……kw；

31、将k1、k2、……、kw依次叠加得到sum1，然后再依次得到sum2……sumg；

32、将sum1……sumg累加求和得到sum；

33、将sum进行按位向右移n位求得当前频谱数据的平均值作为自适应门限的门限值。

34、进一步地，每隔预设的固定时间计算一次自适应门限的门限值。

35、本发明的第二方面公开了一种基于fpga的用于信号检测的频谱数据压缩装置，包括：

36、数据获取模块，用于获取待检测信号的时域数据；

37、傅里叶变换模块，用于对所述时域数据进行傅里叶变换，得到频谱数据；

38、对数压缩模块，用于对所述频谱数据进行对数压缩，得到第一压缩数据；

39、平均压缩模块，用于对第一压缩数据进行平均压缩，得到第二压缩数据；

40、最大值压缩模块，用于对第一压缩数据进行最大值压缩，得到第三压缩数据；

41、门限压缩模块，用于对第一压缩数据进行门限压缩，得到第四压缩数据；以及用于对第二压缩数据进行门限压缩，得到第五压缩数据；以及用于对第三压缩数据进行门限压缩，得到第六压缩数据；

42、数据输出模块，用于获取要输出的数据类型，根据所述数据类型输出对应的压缩数据。

43、本发明的有益效果是：本发明的方法根据信号检测所需的数据特点，可进行多种压缩比率和多种压缩方式，最高能够将多比特数据压缩到单比特，进而能够极大地降低数据传输和处理的数据量，提高了信号检测时的瞬时带宽和准确率，解决了信号检测瞬时带宽受限于频谱数据传输和处理能力的问题。

技术特征：

1.基于fpga的用于信号检测的频谱数据压缩方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于fpga的用于信号检测的频谱数据压缩方法，其特征在于，所述对数压缩的过程包括：

3.根据权利要求1所述的基于fpga的用于信号检测的频谱数据压缩方法，其特征在于，所述平均压缩的过程包括：

4.根据权利要求1所述的基于fpga的用于信号检测的频谱数据压缩方法，其特征在于，所述最大值压缩的过程包括：

5.根据权利要求1所述的基于fpga的用于信号检测的频谱数据压缩方法，其特征在于，所述门限压缩包括：

6.根据权利要求5所述的基于fpga的用于信号检测的频谱数据压缩方法，其特征在于，当有外部输入的固定门限时，使用该固定门限作为判决门限；当没有外部输入的固定门限时，计算自适应门限作为判决门限。

7.根据权利要求6所述的基于fpga的用于信号检测的频谱数据压缩方法，其特征在于，计算自适应门限作为判决门限，包括：

8.根据权利要求6所述的基于fpga的用于信号检测的频谱数据压缩方法，其特征在于，每隔预设的固定时间计算一次自适应门限的门限值。

9.基于fpga的用于信号检测的频谱数据压缩装置，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种基于FPGA的用于信号检测的频谱数据压缩方法及装置，属于信号检测领域。基于FPGA的用于信号检测的频谱数据压缩方法，包括：获取待检测信号的时域数据；对所述时域数据进行傅里叶变换，得到频谱数据；对所述频谱数据进行对数压缩，得到第一压缩数据；对第一压缩数据进行平均压缩，得到第二压缩数据；对第一压缩数据进行最大值压缩，得到第三压缩数据；对第一压缩数据进行门限压缩，得到第四压缩数据；对第二压缩数据进行门限压缩，得到第五压缩数据；对第三压缩数据进行门限压缩，得到第六压缩数据；获取要输出的数据类型，根据所述数据类型输出对应的压缩数据。本发明提高了信号检测时的瞬时带宽和准确率。

技术研发人员：周杰,徐扬辉,张义林,张海伦,郑浩辰,官俊龙,程支豪,王鸿飞
受保护的技术使用者：成都锦江电子系统工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7