一種復用TDOA信息的脈沖序列搜索方法

田　田，許海琦，韓向清

(中國船舶重工集團公司第七二四研究所，南京 211153)

0　引　言

脈沖序列搜索是雷達信號分選的重要組成部分[1-2]，如圖1所示。它根據直方圖聚類檢測生成的序列搜索參數(即潛在重復周期)在輸入的全脈沖序列緩存中搜索滿足參數要求的所有PDW。序列搜索可分為兩個部分：最長連續序列搜索和全序列搜索。全序列搜索又可以分為：(1)前向全序列搜索，即在輸入的全脈沖序列緩存中搜索最長連續序列之前的脈沖；(2)后向全序列搜索，即在輸入的全脈沖序列緩存中搜索最長連續序列之后的脈沖。

現有信號分選程序在進行直方圖生成時通過遍歷輸入的脈沖緩存序列并逐對計算脈沖對到達時間差，生成了完整的脈沖對到達時間差信息。然而，在進行序列搜索時，又重復了上述遍歷脈沖緩存序列并計算到達時間差的過程。因此，若能在序列搜索時復用直方圖統計時已經生成的脈沖對到達時間差信息，則可以充分降低序列搜索程序的執行時間。

為此，本文提出了一種復用TDOA信息的脈沖序列搜索方法，首先設計了一種直方圖脈沖對數據結構(PTDOA)用于存儲脈沖對到達時間差信息，在此基礎上設計了基于PTDOA的最長連續序列搜索以及全序列搜索算法，最后通過外場真實數據回放對所提序列搜索方法的性能進行了測試。

1　改進的序列搜索

在此基礎上，設計了基于PTDOA的最長連續序列搜索算法和全序列搜索算法，分別簡述如下：

(1) 最長連續序列搜索算法

輸入：所有直方圖小箱及其包含的PTDOA信息；

輸出：最長連續序列Smax。

(a) 對于每個直方圖小箱bk，遍歷該小箱包含的所有脈沖對；

(b) 對于每個脈沖對PPi(Ph,Pt)，遍歷所有已經找出的脈沖連續序列；

(c) 若存在某個連續序列Sk，使得Sk的尾脈沖等于當前脈沖對PPi的頭脈沖Ph，則將脈沖對PPi加入到連續序列Sk中，更新該連續序列的尾脈沖為Pt，如圖3所示；

(d) 若沒有符合條件的脈沖序列，則新創建一個連續脈沖序列Snew；

(e) 回到步驟(b)，直到遍歷完該小箱包含的所有脈沖對，將生成的所有脈沖連續序列的集合記為S={S1,S2，…，Sn}，S為有序集合，排列依據是其生成的時間；

(f) 遍歷脈沖連續序列集合S中各個脈沖序列，找出最長連續序列，標記為Smax。

(2) 全序列搜索算法

(a) 前向全序列搜索

輸入：? 小箱bk搜索出的最長連續序列Smax，頭、尾脈沖分別為Ph、Pt；

? 當前搜索序列Sc，初始值為集合S中Smax的前一個序列；

? 當前搜索序列Sc的前一個序列，標識為Sp。

輸出：符合序列搜索條件的所有脈沖。

前向全序列搜索即搜索Smax之前所有符合序列搜索條件的脈沖：前向搜索起點Pstart，初始值為Smax的頭脈沖在原輸入脈沖緩存中的位置，算法流程如圖4所示。

(b) 后向全序列搜索

輸入：? 小箱bk搜索出的最長連續序列Smax，頭、尾脈沖分別為Ph、Pt；

? 當前搜索序列Sc，初始值為集合S中Smax的后一個序列；

? 當前搜索序列Sc的后一個序列，標識為Sn。

輸出：符合序列搜索條件的所有脈沖。

后向全序列搜索即搜索Smax之后所有符合序列搜索條件的脈沖：后向搜索起點Qstart，初始值為Smax的尾脈沖在原輸入脈沖緩存中的位置，算法流程如圖5所示。

2　實驗驗證

以某型雷達被動數據處理程序作為試驗對象，利用本文改進的序列搜索程序(以下標識為ASS，Advanced Sequence Search)替換原有的序列搜索程序(以下標識為OSS，Original Sequence Search)，然后分別導入3組外場采集的PDW數據進行數據回放，測試兩種版本序列搜索程序的執行時間。測試PC配置為Intel i3處理器，內存2G，操作系統為Windows XP。程序執行時間的測試方法如下： 在序列搜索程序前后添加QueryPerfomaceCounter( )函數來獲取當前高精度計數器的值，通過計算兩者之差以獲取單次調用序列搜索程序的執行時間；通過多次累加以獲取每個完整的天線掃描周期內序列搜索程序的總執行時間，單位ms。

圖6～8分別顯示了3組PDW數據回放測試時前9個完整天線掃描周期的ASS程序和OSS程序執行時間。從圖6可以看到，改進后的序列搜索程序每個天線掃描周期可以減少3～4 ms的程序執行時間，降低百分比最高達到了25.9%。與此類似，圖7中降低百分比最高達到了32.4%，圖8中降低百分比最高達到了35.9%。上述試驗結果證明了所提序列搜索方法的有效性。另外，對因使用直方圖脈沖對數據結構PTDOA增加的存儲空間進行了統計，所增加的存儲空間小于原序列搜索算法的5%。

3　結束語

本文提出了一種復用TDOA信息的脈沖序列搜索方法，通過設計直方圖脈沖對數據結構PTDOA存儲脈沖對到達時間差信息，在此基礎上設計了基于PTDOA的最長連續序列搜索以及全序列搜索算法。外場真實數據回放測試證明所提序列搜索方法處理時間效能得到了有效提升。