一种低信噪比周期性信号检测装置及方法

本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种低信噪比周期性信号检测装置及方法。

背景技术：

1、对于信噪比(snr, signal-to-noise ratio)很低以至于信号波形被淹没在噪声中的低信噪比周期性信号，难以通过一般的方法和装置进行有效地探测。而单比特相干积累是一个可行的方法，如申请日为2020年9月22的中国专利申请cn111697970a公开的低计算复杂度的周期性弱信号检测装置，能对低信噪比周期性信号进行检测。然而，用单比特相干积累进行低信噪比周期性信号的检测至少存在以下局限性：单比特相干积累算法仅对周期性信号的以周期为间隔的各个采样点进行独立地累加，忽视了周期性信号原本的形状特征以及各个连续采样点前后之间的关联，以至于最终得到的输出信号波形的信噪比局限于相干累加次数，而为了得到符合要求的最终输出信号波形需要增大累加次数，但这样使得信号处理的实时性变差。

2、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供了一种低信噪比周期性信号检测装置及方法，能在相同的相干积累次数下提高输出信号波形的信噪比，而不明显地增加计算的复杂度，保证信号处理的实时性，进而解决现有技术中存在的上述技术问题。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种低信噪比周期性信号检测装置，包括：

4、移位寄存器、只读存储器、相干积累模块、相位叠加模块和波形计算模块；其中，

5、所述移位寄存器，设有单比特数据输入端、只读存储器输出端组和中间位输出端，能通过所述单比特数据输入端引入对待测低信噪比周期性信号采样得到的单比特数据并缓存连续输入的多个单比特数据，所述多个单比特数据的数量为不少于5的奇数个；

6、所述只读存储器，与所述移位寄存器的只读存储器输出端组电性连接，能存储所述移位寄存器输入的单比特数据对应的虚部信息；

7、所述相干积累模块，与所述移位寄存器的中间位输出端电性连接，能对所述移位寄存器缓存并经中间位输出端输出的单比特数据进行相干积累得到相干积累数据；

8、所述相位叠加模块，分别与所述只读存储器的虚部信息输出端和所述移位寄存器的中间位输出端电性连接，能利用所述移位寄存器的中间位输出端输出的单比特数据以及所述只读存储器输出的单比特数据对应的虚部信息计算得出待测低信噪比周期性信号的相位因子；

9、所述波形计算模块，分别与所述相位叠加模块的相位因子输出端和所述相干积累模块的相干积累数据输出端电性连接，能利用所述相干积累模块输出的相干积累数据和所述相位叠加模块输出的相位因子计算得出作为输出信号波形的最终数据。

10、一种低信噪比周期性信号检测方法，采用本发明所述的检测装置，包括以下步骤：

11、通过所述检测装置的移位寄存器引入对待测低信噪比周期性信号采样得到的单比特数据并缓存连续输入的多个单比特数据，所述多个单比特数据的数量为不少于5的奇数个；

12、通过所述检测装置的只读存储器存储所述移位寄存器输入的单比特数据对应的虚部信息；

13、通过所述检测装置的相干积累模块对所述移位寄存器缓存并经中间位输出端输出的单比特数据进行相干积累得到相干积累数据；

14、通过所述检测装置的相位叠加模块利用所述移位寄存器经中间位输出端输出的单比特数据以及所述只读存储器输出的单比特数据对应的虚部信息计算出待测低信噪比周期性信号的相位因子；

15、通过所述检测装置的波形计算模块利用所述相干积累模块输出的相干积累数据和所述相位叠加模块输出的相位因子计算得出作为输出信号波形的最终数据。

16、与现有技术相比，本发明所提供的低信噪比周期性信号检测装置及方法，其有益效果包括：

17、通过设置的移位寄存器、只读存储器和相干积累模块配合，能充分利用待测周期性信号的形状特性，在不明显地增加计算复杂度保证信号处理实时性的前提下，提高最终输出信号波形的信噪比。

技术特征：

1.一种低信噪比周期性信号检测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的低信噪比周期性信号检测装置，其特征在于，所述移位寄存器由k个单比特寄存器依次串联构成，能缓存连续输入的k个单比特数据，k为不小于5的奇数；

3.根据权利要求1或2所述的低信噪比周期性信号检测装置，其特征在于，所述相干积累模块包括：

4.根据权利要求1或2所述的低信噪比周期性信号检测装置，其特征在于，所述只读存储器存储设有n位输入端对应与所述移位寄存器的只读存储器输出端组电性连接，该只读存储器存储能由相位提取的滤波器算法求出移位寄存器的中间位输出端输出的单比特数据对应的虚部信息，求出的虚部信息位宽为1，虚部信息的地址位宽为n，n为整数，n与所述移位寄存器的只读存储器输出端组的输出端数相同。

5.根据权利要求1所述的低信噪比周期性信号检测装置，其特征在于，所述相位叠加模块包括：相位选通器、相位统计模块和相位因子计算模块；其中，

6.根据权利要求1所述的低信噪比周期性信号检测装置，其特征在于，所述波形计算模块按以下方式利用所述相干积累模块输出的相干积累数据和所述相位叠加模块输出的相位因子计算得出最终数据，包括：

7.一种低信噪比周期性信号检测方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的检测装置，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的低信噪比周期性信号检测方法，其特征在于，按以下方式通过移位寄存器引入待测低信噪比周期性信号并缓存连续输入的多个单比特数据，包括：

9.根据权利要求7所述的低信噪比周期性信号检测方法，其特征在于，按以下方式通过相位叠加模块利用所述移位寄存器经中间位输出端输出的单比特数据以及所述只读存储器输出的单比特数据对应的虚部信息计算出待测低信噪比周期性信号的相位因子，包括：

10.根据权利要求7所述的低信噪比周期性信号检测方法，其特征在于，按以下方式通过波形计算模块利用所述相干积累模块输出的相干积累数据和所述相位叠加模块输出的相位因子计算得出作为输出信号波形的最终数据，包括：

技术总结
本发明公开一种低信噪比周期性信号检测装置及方法，属信号检测领域。装置包括：移位寄存器，设有单比特数据输入端、两个输出端，能引入对待测低信噪比周期性信号采样的单比特数据并缓存多个单比特数据；只读存储器，能存储各单比特数据对应的虚部信息；相干积累模块，能对多个单比特数据进行相干积累得到相干积累数据；相位叠加模块，能利用多个单比特数据以及各单比特数据对应的虚部信息计算待测信号的相位因子；波形计算模块，能利用相干积累数据和相位因子计算出得出作为输出波形信号的最终数据。本发明还提供一种利用该检测装置的低信噪比周期性信号检测方法。该检测装置及方法在不明显地增加计算复杂度前提下，提高输出波形信号的信噪比。

技术研发人员：沈仲弢,王选,水雁斌,王宇,刘树彬,封常青
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13