阅读说明：本技术 一种脉冲式无线电高度表视频目标处理电路 (Pulse type radio altimeter video target processing circuit ) 是由 李良刚 张静 霍志 刘曦 孙益周 黄鑫 于 2019-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种脉冲式无线电高度表视频目标处理电路,包括门限控制器(1)、目标整形器(2)、目标检测器(3)、分裂波门产生器(4)、鉴时器(5)、主波门产生器(6)、调整脉冲产生器(7)、高度计算器(8)、定时器(9)、时间间隔器(10)和恒温晶振(11),门限控制器(1)和目标整形器(2)实现目标判别和前沿提取,目标检测器(3)和主波门产生器(6)用于目标检测,分裂波门产生器(4)、鉴时器(5)和调整脉冲产生器(7)实现分裂波门误差检测；高度计算器(8)、定时器(8)、时间间隔器(10)、恒温晶振(11)用于闭环解算和输出150MHz高稳定频率；实现了对回波视频目标判别、闭环跟踪及高精度处理。(The invention discloses a video target processing circuit of a pulse type radio altimeter, which comprises a threshold controller (1), a target shaper (2), a target detector (3), a split wave gate generator (4), a time discriminator (5), a main wave gate generator (6), an adjusting pulse generator (7), a height calculator (8), a timer (9), a time spacer (10) and a constant temperature crystal oscillator (11), wherein the threshold controller (1) and the target shaper (2) realize target discrimination and leading edge extraction, the target detector (3) and the main wave gate generator (6) are used for target detection, and the split wave gate generator (4), the time discriminator (5) and the adjusting pulse generator (7) realize split wave gate error detection; the height calculator (8), the timer (8), the time spacer (10) and the constant temperature crystal oscillator (11) are used for closed-loop resolving and outputting 150MHz high stable frequency; the method realizes discrimination, closed-loop tracking and high-precision processing of the echo video target.)

一种脉冲式无线电高度表视频目标处理电路

技术领域

本发明涉及一种脉冲式无线电高度表视频目标处理电路。

背景技术

脉冲式无线电高度表测距原理是依据测距公式H=C/2t解算出目标距离。式中H是高度；C是光速300m/us，t是目标延迟时间，视频目标处理电路是用于判别视频目标是否有效，并连续解算有效视频目标的延迟时间t。最简单的脉冲式视频目标处理电路的处理方法是由定时器发出一个START信号送至时间间隔测量单元并以此作为时间间隔测量单元的计时器的计时开始信号，当视频目标到达时定时器产生一个STOP信号送至时间间隔测量单元并以此作为时间间隔测量单元的计时器的计时终点信号，从而得到视频目标的延迟时间t。该电路由于不能形成对视频目标的闭环跟踪，跟踪带宽不能被限制在跟踪所必须的数值，易受到假目标的干扰。现阶段许多雷达视频目标处理系统利用采样电路在视频回波脉冲附近采3～5个样本，然后利用前、后波门与视频回波脉冲样本前、后两半的幅度进行比较，以检测出距离误差，然后通过距离误差调整距离波门位置，并校正距离读数而使距离跟踪环路闭合。该处理方法由于采用幅度比较，而视频目标回波由于目标特性引起的动态起伏将势必对处理精度造成较大的影响，对无线电高度表系统而言，其低端精度一般在1米左右，因此，幅度比较法不适用于高精度无线电高度表系统。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种能对回波视频目标进行判别、闭环跟踪及高精度处理的脉冲式无线电高度表视频目标处理电路。为解决上述技术问题，本发明的一种脉冲式无线电高度表视频目标处理电路，其特征在于：包括门限控制器1、目标整形器2、目标检测器3、***波门产生器4、鉴时器5、主波门产生器6、调整脉冲产生器7、高度计算器8、定时器9、时间间隔器10和恒温晶振11，所述的门限控制器1对回波视频目标进行门限检测，产生有效目标并输出给所述的目标整形器2；所述的目标整形器2将有效目标整形后变成整形目标输出给所述的目标检测器3和所述的鉴时器5；所述的目标检测器3接收主波门产生器6送出的主波门，在主波门有效时间内如判别目标真实存在，则向误差脉冲产生器7和高度计算器8输出“跟踪”高电平，否则向误差脉冲产生器7和高度计算器8输出“跟踪”低电平；所述的***波门产生器4以高度计算器8送出的延迟同步脉冲的前沿为基准形成前波门和后波门并输出到鉴时器5；所述的鉴时器5对整形目标在前波门和后波门中的时间占比进行鉴别，产生有极性的误差电压送给调整脉冲产生器7；所述的主波门产生器6根据时间间隔器10送出的延时同步脉冲前沿为基准形成主波门并输出给目标检测器3；所述的调整脉冲产生器7根据鉴时器5送出的误差电压的极性和电压值转化为向前或向后的误差调整脉冲并送给高度计算器8；所述的高度计算器8接收到目标检测器3输出的“跟踪”高电平时，将调整脉冲产生器7输入的向前或向后的误差调整脉冲进行减计数或加计数，得到有效的高度输出，输出一路高度输出送系统进行数据处理；输出另一路2倍高度输出，送时间间隔器10；所述的定时器9将恒温晶振11送出的频率信号转换成周期性的高度起始脉冲，送高度计算器8和时间间隔器10作为周期同步及计数基准；所述的时间间隔器10以高度计算器8送入的2倍高度输出做为被减数，并以定时器9产生的高度起始脉冲为基准，按恒温晶振11提供的频率信号对2倍高度输出进行减计数，当计数器值为零时，向***波门产生器4和主波门产生器6送出延时同步脉冲；所述的恒温晶振11为时间间隔器10和定时器9提供频率信号。

进一步，所述的调整脉冲产生器7送出的向前或向后的误差调整脉冲的最大频率对应视频目标的有效跟踪带宽。

进一步，所述的恒温晶振11为时间间隔器10和定时器9提供150MHz频率信号，150MHz频率信号对应分辨率是0.5米。

本发明的一种脉冲式无线电高度表视频目标处理电路具有如下积极效果，本发明利用目标前沿提取技术即目标前沿整形原理、目标检测技术即滑窗检测原理、目标跟踪技术即***波门跟踪原理和延时测量技术即高精度时间间隔测量原理，实现脉冲式无线电高度表视频目标回波的高精度处理。所述的门限控制器1和目标整形器2实现目标判别及前沿提取，以完成对噪声的隔离及目标有效性的判断，并将目标进行整形标准化，以隔离目标回波特性对测距误差的影响。所述的目标检测器3和主波门产生器6用于目标检测，主波门内有效目标个数通过滑窗检测原理，采用8/32，即32个计数主波门内有8个有效目标，完成目标的检测，从而提高目标发现概率，降低跟踪虚警率。所述的***波门产生器4、鉴时器5和调整脉冲产生器7实现***波门误差检测及调整输出。当目标检测器3输出“跟踪”高电平时，鉴时器5接通，如果前波门分得整形目标时间比后波门大时，鉴时器5送出的误差电压为正值，调整脉冲产生器7送出减计数误差调整脉冲，控制高度计算器8减计数，使时间间隔器10输出的延迟同步脉冲往前移动；同理，如果后波门分得整形目标时间比前波门大时，鉴时器5送出的误差电压为负值，调整脉冲产生器7送出加计数误差调整脉冲，控制高度计算器8加计数，使时间间隔器10输出的延迟同步脉冲往后移动，当目标检测器3输出“跟踪”低电平时，鉴时器5断开。所述的高度计算器8、定时器9、时间间隔器10、恒温晶振11用于实现视频目标的闭环解算功能。当目标检测器3输出“跟踪”低电平时，高度计算器8不响应误差调整脉冲，而是以定时器9产生的高度起始脉冲作为计算输入，每来一个高度起始脉冲累加1，从量程最小值到最大值循环计数。时间间隔器10以高度起始脉冲为基准提取2倍高度输出作为被减数，并利用恒温晶振11送出的高稳定度频率信号进行减计数，当计数器值为零时，向主波门产生器6和***波门产生器4送出延迟同步脉冲；同理，当目标检测器3输出“跟踪”高电平时，高度计算器8将调整脉冲产生器7产生的误差调整脉冲作为计算输入，根据向前或向后的误差调整脉冲进行减计数或加计数，从而控制时间间隔器10输出的延迟同步脉冲向前或向后移动，完成对目标的跟踪闭环，得到有效的高度输出；恒温晶振11输出150MHz高稳定频率信号即计数频率脉冲信号，高度输出对应关系为高度数据1LSB为0.5米。

附图说明

图1是本发明的一种脉冲式无线电高度表视频目标处理电路的原理框图。

图中：1.门限控制器，2.目标整形器，3.目标检测器，4.***波门产生器，5.鉴时器，6.主波门产生器，7.调整脉冲产生器，8.高度计算器，9.定时器，10.时间间隔器，11.恒温晶振。

具体实施方式

图1示出了本发明的一种脉冲式无线电高度表视频目标处理电路原理框图。本发明的一种脉冲式无线电高度表视频目标处理电路，其特征在于：包括门限控制器1、目标整形器2、目标检测器3、***波门产生器4、鉴时器5、主波门产生器6、调整脉冲产生器7、高度计算器8、定时器9、时间间隔器10和恒温晶振11。

所述的门限控制器1由高速比较器构成，用于对回波视频目标进行门限检测，当回波信号的前沿超过高速比较器预置门限后，高速比较器触发产生一个矩形TTL脉冲作为有效目标，输出给目标整形器2。

所述的目标整形器2由前沿触发单稳态电路构成，用于接收门限控制器1输出的有效目标，通过前沿触发单稳态电路将有效目标转变为一个前沿与有效目标一致且脉冲宽度、幅度固定的整形目标,从而隔离有效目标脉冲宽度、幅度的变化带来的跟踪误差。有效目标变为整形目标后，输出给所述的目标检测器3和所述的鉴时器5。

所述的目标检测器3由数字式滑窗计数电路构成，目标检测器3接收主波门产生器6送出的主波门，滑窗计数电路的分母计数器每来一个主波门累加1作为分母，同时滑窗计数电路的分子计数器在主波门有效时间内对整形目标进行计数累加1，滑窗计数电路的分母计数器和分子计数器均采用先入先出的原则，当满足8/32，即32个计数主波门内有8个有效目标时，如判别目标真实存在，则向误差脉冲产生器7和高度计算器8输出“跟踪”高电平，否则向误差脉冲产生器7和高度计算器8输出“跟踪”低电平；

所述的***波门产生器4由前沿触发单稳态电路和后沿触发单稳态电路构成，以高度计算器8送出的延迟同步脉冲前沿为基准，通过前沿触发单稳态电路形成前波门，前波门通过后沿触发单稳态电路形成后波门，前波门与后波门脉冲宽度及幅度相同，前波门后沿与后波门前沿重合，前波门、后波门输出到鉴时器5。

所述的鉴时器5由高速开关三极管构成，对整形目标在前波门和后波门中的时间占比进行鉴别，前波门与整形目标形成的占比脉冲通过正压高速开关三级管形成误差电压为正值；后波门与整形目标形成的占比脉冲通过负压高速开关三级管形成误差电压为负值，鉴时器5产生的有极性的误差电压送调整脉冲产生器7。

所述的主波门产生器6由前沿触发单稳态电路构成，根据送出的延时同步脉冲前沿为基准，通过前沿触发单稳态电路形成主波门，主波门宽度与前波门与后波门宽度之和相等，输出给目标检测器3用于对目标的选择和判别。

所述的调整脉冲产生器7由二阶V/F（V/F即电压/频率）转换电路构成，根据鉴时器5送出的前波门、后波门时间误差电压的极性和电压值，当目标检测器3输出的“跟踪”为高电平时，二阶V/F转换接通，通过二阶V/F转换电路将正、负极性的误差电压转化为向前或向后的误差调整脉冲，送高度计算器8。

误差调整脉冲的最大频率对应视频目标的有效跟踪带宽。

所述的高度计算器8由高速加/减计数电路构成，当目标检测器3输出“跟踪”低电平时，高速加/减计数电路不响应调整脉冲产生器7的误差调整脉冲，而是以定时器9产生的高度起始脉冲作为加计数输入，每来一个高度起始脉冲累加1，从量程最小值到最大值循环计数。当目标检测器3输出“跟踪”高电平时，高速加/减计数电路将调整脉冲产生器7产生的误差调整脉冲作为计算输入，根据向前或向后的误差调整脉冲进行减计数或加计数，从而完成对目标的跟踪闭环，得到有效的高度输出。高度计算器8的输出一路为高度数据输出送系统进行数据处理；另一路为2倍高度输出代表公式中的2t，送时间间隔器10。

所述的定时器9由高速累加电路和前沿触发单稳态电路构成，将恒温晶振11送出的150MHz作为频率信号，定时器9设置累加中值和累加最大值两个预设值，当累加电路累加值小于累加中值时输出为低电平，当累加电路累加值大于累加中值输出高电平，当累加电路累加值等于累加最大值时累加器清零，从而产生周期脉冲，周期脉冲通过前沿触发单稳态电路转换成周期性的高度起始脉冲窄脉冲，送高度计算器8和时间间隔器10作为周期同步及计数基准。

所述的时间间隔器10由高速可预置减计数电路构成，每个计算周期提取高度计算器8送入的2倍高度输出做为被减数，并以定时器9产生的高度起始脉冲为基准，按恒温晶振11提供的150MHz频率对2倍高度输出进行减计数，当计数器值为零时，向***波门产生器4和主波门产生器6送出延时同步脉冲。

所述的恒温晶振11为时间间隔器10和定时器9提供频率信号。为保证测距精度，选用150MHz恒温晶振作为时间间隔器10和定时器9的高稳定度频率源，150MHz对应分辨率为0.5米。

本发明的一种脉冲式无线电高度表视频目标处理电路有两种工作模式：跟踪模式和搜索模式。在跟踪模式下：视频目标通过门限判别和目标检测，“跟踪”信号为高电平，从而将调整脉冲产生器7与高度计算器8接通，并使高度起始脉冲和高度计算器8断开，由前、后波门与整形目标形成的误差电压自动调整高度输出和目标延时，形成对视频目标的闭环跟踪。在搜索模式下：视频目标没通过门限判别或不满足目标检测，“跟踪”信号为低电平，从而将调整脉冲产生器7与高度计算器8断开，并使高度起始脉冲与高度计算器8接通，在高度量程内循环计数，即每个周期高度输出累加1，目标延时增加一个时间间隔。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。