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DSP在多激光信号中的应用

2012年01月11日 ?? 收藏0
由于激光技术和激光武器的迅速发展和大量应用,一个重要的军事目标在战场上可能同时受到来自不同方向、不同激光辐射源的照射和跟踪。这时,激光侦察告警和干扰系统的信号环境将是许多由一定编码的脉冲列随机交迭而成的脉冲流。而现有的激光侦察告警和干扰系统基本不具备快速分选多批目标和码型识别的能力,已不能适应现代战争的要求。如何在现代日益复杂的战场环境下,设计信号处理电路对多激光威胁进行快速的信号分选和码型识别,从而迅速得到各种激光对抗措施是现代激光侦察告警和干扰系统亟待解决的问题,也是本文讨论的重点。

1 信号分选和码型识别的理论依据

将激光告警器能够截获的各项激光信息归纳如下:波长λ;脉冲宽度PW;信号强度I;脉冲到达方位DOA;激光脉冲到达时间TOA;激光脉冲重复频率Fr;激光脉冲编码code。由于现有的激光器波长和脉宽几乎都是固定的,多激光威胁的信号分选参数选择中,信号强度的分选在技术上不易实现,重频与脉冲到达时间是相关参数,根据脉冲到达时间得出,而码型只有在信号分选和译码之后才能获得,所以只有靠方位和重频信息进行分选[2]。

多激光威胁信号的方位分选主要由侦察告警系统的体制决定,通常由不同方向的光学窗口决定。它是一个辅助分选手段,具有决定意义的分选通过重频分选完成。激光信号重频低(1~50pps)、脉宽窄(10~30ns),接收的信息量小,又具有一定编码机制,使得分选更加困难。进行信号分选时必须考虑激光编码的影响,将分选和码型识别作为一个有机的整体。下面讨论激光编码的规律,为多激光威胁信号的分选、码型识别的硬件电路和软件算法的设计提供依据。

用于半主动制导的激光目标指示器的编码多采用时间间隔调制(0,1)编码。这种编码方法首先按编码方案设定好码型字,然后定时单元以周期T进行循环定时,每次定时结束时,读取当前码位上的码元值。若当前位码元值为“1”,则发射激光脉冲;若当前位码元值为“0”,则不发射激光脉冲。这样依次读取码位上的码元值,以控制是否发射激光信号。当码型字读取结束后立即重新读取码型字,不断循环,直到制导过程结束。

这种编码通过不同位数的“0”、“1”排列组合,实现起来非常灵活。编码主要分为两大类:固定重频和位数的PRF编码及有限位随机周期脉冲序列PIM编码。如果码型字中的码元值全是“1”,或两个相邻的“1”中“0”的个数相同,如“1111”或“1010”,则可以组成PRF编码;如果码型字中的码元值是不同个数的“1”和“0”的任意组合,则可以组成简单的PIM编码。

实际应用中考虑制导时间短及导引头自身解码的方便,编码方案不能过于复杂,主要采用3~8位码,采用4位码的可能性最大。4位激光编码为了完成制导信号的计时和目标的捕获,其首位必须是信息位“1”,其他三位有23种组合,按脉冲时间间隔可以分为六大类:1000、1010和1111码的脉冲时间相等,即PRI1=PRI2=PRI3;1001码的脉冲时间间隔为PRI1=PRI2=PRI3=3τ;1100码的脉冲时间间隔PRI1=1/3PRI2=PRI3=τ;1011码的脉冲时间间隔为PRI1=PRI2=2τ;1101码的脉冲时间间隔为PRI1=1/2PRI2=PRI3=2τ;1110码的脉冲时间间隔为PRI1=PRI2=1/2PRI3=τ。其中τ为目标指示器的移位时钟周期。可以看出,不论哪种码型,如果检测第一个脉冲间隔为Tr,以后脉冲间隔肯定为1/3Tr、1/2Tr、2Tr或3Tr。由于各种码型脉冲时间间隔都各具规律,所以通过测量前三个脉冲的时间间隔即能判断出码型。

2 硬件电路设计

多激光威胁信号分选和码型识别硬件原理如图1所示。不同方向到达的激光信号通过不同通路输入,每路信号分别对输入的脉冲进行到达时间的测量,将所有脉冲的到达时间存入数据缓存中。与此同时,对输入的脉冲信号进行幅度和脉宽的测量,然后通过关联比较器与存入其中的常见激光信号的幅度和脉宽范围比较,剔除无用的干扰,减少DSP信号分选的数量。接收综合电路对各路经幅度和脉宽选通后的激光脉冲信号的到达时间进行编址存放,等待DSP读取处理。DSP芯片选用TMS320C6416实现多激光信号的分选和码型识别。EEPROM用于固化信号分选和码型识别的算法。经DSP分选和码型识别后编批的激光脉冲参数信息存入信道分配电路中,由DSP产生同步脉冲信号选通输出,用于引导有源干扰[5]。

多激光威胁信号分选和码型识别硬件原理

3 软件算法设计

多激光威胁信号分选和码型识别软件算法根据时间间隔调制4位(0,1)编码规律,采用倍数检索法,完成同一方向先后到达的激光编码信号分选和码型识别功能,其算法流程如图2所示。

算法流程


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激光信号? 制冷器? 侦察告警?

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