技术摘要：
本发明公开了一种多路信号峰值同步检测系统，包括时间管理模块、数据帧管理模块、数据采集模块、N路信号峰值检测模块及输出接口模块，时间管理模块提供时间戳，数据帧管理模块周期性的提供帧同步信号，数据采集模块分别对N路信号进行数据采集，并将采集的N路信号的数据  全部
背景技术：
信号传输时间的差异性因传输路径及环境而普遍存在。通信系统中以检测信号位 置获得信号同步；定位系统可通过检测多路信号的时间差获得传输距离信息。多路通信系 统中的同步检测，各子通信系统独立完成；定位系统中多路信号的时间差，必须同时测量。 从测量精度上讲，时间差测量比同步检测更为严格。线性调频LFM信号，因其时间分辨率高 和自相关特性强的优点，常被用于定位系统及通信系统中。线性调频LFM信号在通信系统中 的应用示意图如图1所示，通信系统中的子通信系统接收到线性调频信号s(t)时，先通过匹 配滤波器对线性调频信号s(t)进行处理后得到相关信号x(t)，再通过检测相关信号x(t)的 峰值时刻，测得线性调频信号s(t)到达时刻。图1中，Tw为线性调频信号的宽度，Fc为线性调 频信号的中心频率，波形xe(t)为相关信号x(t)的包络。 多路通信系统中多路信号时间差可通过对各路信号的相关信号的峰值时刻进行 比较得到。现有的多路信号峰值的检测方案主要有两种，第一种方案是硬件实现方案，第二 种方案是软件实现方案。硬件实现方案的结构图如图2所示。图2中，N等于多路信号的数量， 第i路信号xi(t)(i＝1,2，…，N)通过第i路低通滤波器进行处理后获得其包络信号xci(t)， 包络信号xci(t)经过第i路触发器时，在其波形峰值时刻，第i路触发器驱动第i路寄存器，使 计时器值锁入第i路寄存器中，由此实现N路信号峰值的同步检测。上述硬件实现方案采用 纯粹硬件实现，实时性高，但是其内低通滤波器对信号会产生一定的畸变，而且由波形峰值 触发锁定计数器值也存在一定的误差，由此限制了该硬件实现方案对峰值进行检测的精 度。软件实现方案的硬件平台由N路AD芯片和一个微处理器实现，如图3所示。软件实现方案 通过N个AD芯片直接对N路信号x1(t)～xN(t)进行数据采集后生成N路数字信号输入微处理 器，微处理器对此N路数字信号采用搜索算法进行最大值查找，获得每路数字信号相应的最 大值位置，该最大值位置记为峰值位置，从而实现N路信号峰值的同步检测。上述软件实现 方案虽然检测精度相对于硬件实现方案较高，但是其对微处理器提出较高要求，微处理器 必须有能力实时接收N路数字信号，且微处理器的缓存器容量及计算能力的要求较高，当前 微处理器难以满足要求，最终影响信号时间差的实时解算，从而影响系统整体的实时性。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种同时具有较高的实时性和较高的检测精 度的多路信号峰值同步检测系统。 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种多路信号峰值同步检测系 统，包括时间管理模块、数据帧管理模块、数据采集模块、N路信号峰值检测模块及输出接口 模块，所述的时间管理模块接入计时时钟CClk，并根据所述的计时时钟CClk分别为每个所 述的信号峰值检测模块提供时间戳Stamp，所述的数据帧管理模块接入输入信号时钟SClk， 5 CN 111585742 A 说　明　书 2/7 页 并根据所述的输入信号时钟SClk，分别为每路所述的信号峰值检测模块周期性的提供帧同 步信号Frame，所述的数据帧管理模块为每路所述的信号峰值检测模块提供帧同步信号 Frame的周期等于待检测N路信号的局部峰间间隔时间的1.5～2倍，所述的数据采集模块接 入输入信号时钟SClk，并根据输入信号时钟SClk，分别对N路信号进行数据采集，并将采集 的N路信号的数据分别转化成数字信号，得到N路数字信号一一对应输送给N路所述的信号 峰值检测模块，每个所述的信号峰值检测模块分别接入输入信号时钟SClk，并从接收到所 述的数据帧管理模块提供的第一个帧同步信号Frame开始，将收到相邻两个帧同步信号 Frame的时间间隔作为一个搜寻周期，每个搜寻周期中，收到前一个帧同步信号Frame的时 刻为搜寻周期的起点，收到后一个帧同步信号的时刻为搜寻周期的终点，在每个搜寻周期 中，每个所述的信号峰值检测模块分别搜寻输入其内的一路数字信号的峰值，当搜寻到这 一路数字信号的峰值时锁定所述的时间管理模块提供的时间戳，输出一路检测完成信号给 所述的输出接口模块，并获取输入其内的这一路数字信号中以其峰值为中心数据的2L 1个 数据及这一路数字信号的峰值对应的时间戳作为一个数据组输出给所述的输出接口模块， 其中L取大于等于1的整数，所述的输出接口模块对收到的N个检测完成信号进行与操作，得 到检测完成指示信号进行输出，并将N个数据组按照N路信号峰值检测模块对应的顺序进行 排列后保存，以供外部读取。 所述的时间管理模块包括计时器、第一比较器和周期寄存器；所述的计时器具有 时钟端、输入端和输出端，所述的第一比较器具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述 的周期寄存器具有输出端，所述的计时器的时钟端作为所述的时间管理模块的输入端，用 于接入计时时钟CClk，所述的计时器的输入端和所述的第一比较器的输出端连接，所述的 计时器的输出端和所述的第一比较器的第一输入端连接，所述的第一比较器的第二输入端 和所述的周期寄存器的输出端连接，所述的计时器的输出端作为所述的时间管理模块的输 出端，用于输出时间戳，所述的计时器对输入其内的计时时钟CClk进行计时，并产生对应的 时间信号在其输出端进行输出，所述的周期寄存器内预先设定有参考时间信号，所述的第 一比较器从所述的周期寄存器内获取参考时间信号，并将其与所述的计时器输出的时间信 号进行比较，当两者不相等时，所述的第一比较器的输出端输出无效信号，此时所述的计时 器保持当前工作状态不变，当两者相等时，所述的第一比较器的输出端输出有效信号，所述 的计时器复位为0，此时所述的计时器的输出端输出对应的时间戳，每个所述的信号峰值检 测模块能够从所述的时间管理模块的输出端处获取到该时间戳；所述的数据帧管理模块包 括计数器、帧长寄存器和第二比较器，所述的计数器具有时钟端、输入端和输出端，所述的 帧长寄存器具有输出端，所述的第二比较器具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述的 计数器的时钟端作为所述的数据帧管理模块的输入端，用于接入输入信号时钟SClk，所述 的计数器的输出端和所述的第二比较器的第二输入端连接，所述的第二比较器的第一输入 端和所述的帧长寄存器的输出端连接，所述的计数器的输入端和所述的第二比较器的输出 端连接，所述的第二比较器的输出端作为所述的数据帧管理模块的输出端，用于输出帧同 步信号Frame，所述的计数器对输入信号时钟SClk进行计数，并在其输出端输出对应的计数 信号，所述的帧长寄存器内预先存储有一帧数据参考长度，所述的第二比较器从所述的帧 长寄存器内获取一帧数据参考长度，并将一帧数据参考长度和所述的计数器输出的计数信 号进行比较，当两者不相等时，所述的第二比较器的输出端输出无效信号，此时所述的计数 6 CN 111585742 A 说　明　书 3/7 页 器保持当前工作状态不变，当两者相等时，所述的第二比较器的输出端输出有效信号，所述 的计数器复位为0，此时所述的计数器的输出端输出对应的比较计数值，该比较计数值即为 帧同步信号Frame，每个所述的信号峰值检测模块能够获取到帧同步信号Frame；所述的数 据采集模块包括N个模数转换器，N个所述的模数转换器分别接入输入信号时钟SClk，并根 据输入信号时钟SClk与N路信号一一对应进行数据采集，每个所述的模数转换器将其采集 的一路信号的数据分别转化成数字信号输送给对应的一路所述的信号峰值检测模块；每路 所述的信号峰值检测模块分别包括第三比较器、第四比较器、第五比较器、2L 1个缓冲器、 2L 1个暂存器、2L 1个最值寄存器和两个时间戳寄存器；所述的第三比较器和所述的第四 比较器分别具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述的第五比较器具有第一输入端、第 二输入端、第三输入端、第四输入端、第一输出端和第二输出端，两个所述的时间戳寄存器 分别具有控制端、输入端、时钟端和输出端，每个所述的缓冲器分别具有输入端、输出端和 时钟端，每个所述的暂存器分别具有控制端、输入端、时钟端和输出端，每个所述的最值寄 存器分别具有控制端、输入端、时钟端和输出端；第1个所述的缓冲器的输入端作为所述的 信号峰值检测模块的第一输入端，所述的信号峰值检测模块的第一输入端用于接入所述的 数据采集模块输出的一路数字信号，2L 1个所述的缓冲器的时钟端、2L 1个所述的暂存器 的时钟端、2L 1个所述的最值寄存器的时钟端和两个所述的时间戳寄存器的时钟端连接且 其连接端作为所述的信号峰值检测模块的时钟端，用于接入输入信号时钟SClk，第k个所述 的缓冲器的输出端分别与第k 1个所述的缓冲器的输入端和第k个所述的寄存器的输入端 连接，k＝1,2，…，2L，第2L 1个所述的缓冲器的输出端和第2L 1个所述的暂存器的输入端 连接，所述的第三比较器的第一输入端和第L 1个所述的缓冲器的输出端连接，所述的第三 比较器的第二输入端和第L 1个所述的暂存器的输出端连接，所述的第三比较器的输出端 分别与2L 1个所述的暂存器的控制端以及第1个所述的时间戳寄存器的控制端连接，第j个 所述的暂存器的输出端与第j个所述的最值寄存器的输入端连接，j＝1,2，…，2L 1，所述的 第四比较器的第一输入端和第L 1个所述的暂存器的输出端连接，所述的第四比较器的第 二输入端和第L 1个所述的最值寄存器的输出端连接，所述的第四比较器的输出端和所述 的第五比较器的第一输入端连接，所述的第五比较器的第二输入端作为所述的信号峰值检 测模块的第二输入端，所述的信号峰值检测模块的第二输入端用于接入帧同步信号Frame， 所述的第五比较器的第三输入端和第L 1个所述的暂存器的输出端连接，所述的第五比较 器的第四输入端和第L 1个所述的最值寄存器的输出端连接，所述的第五比较器的第一输 出端分别与2L 1个所述的最值寄存器的控制端以及第2个所述的时间戳寄存器的控制端连 接，所述的第五比较器的第二输出端作为所述的信号峰值检测模块的检测完成信号输出 端，所述的信号峰值检测模块的检测完成信号输出端用于输出检测完成信号，第1个所述的 时间戳寄存器的输入端作为所述的信号峰值检测模块的第三输入端，所述的信号峰值检测 模块的第三输入端用于接入时间戳Stamp，第1个所述的时间戳寄存器的输出端和第2个所 述的时间戳寄存器的输入端连接，第j个所述的最值寄存器的输出端作为所述的信号峰值 检测模块的第j位数据输出端，用于输出所述的信号峰值检测模块的第一输入端接入的数 字信号中以峰值为中心数据的第j个数据；第2个所述的时间戳寄存器的输出端作为所述的 信号峰值检测模块的时间戳输出端，所述的信号峰值检测模块的时间戳输出端用于输出所 述的信号峰值检测模块的第一输入端接入的数字信号的峰值对应的时间戳；所述的输出接 7 CN 111585742 A 说　明　书 4/7 页 口模块包括多输入与门和结果寄存器，所述的多输入与门具有N个输入端和一个输出端，所 述的多输入与门的第n个输入端与第n个所述的信号峰值检测模块的第一输出端连接，n＝ 1,2，…，N，所述的多输入与门的输出端作为所述的输出接口模块的第一输出端，所述的输 出接口模块的第一输出端用于输出检测完成指示信号，所述的结果寄存器具有N个输入端、 一个输出端和一个读使能端，所述的结果寄存器的第n个输入端与第n个所述的信号峰值检 测模块的第二输出端连接，所述的结果寄存器的输出端作为所述的输出接口模块的第二输 出端，当所述的结果寄存器的读使能端接入有效的读使能信号时，终端处理设备能够在所 述的输出接口模块的第二输出端读取其内存储的数据。 与现有技术相比，本发明的优点在于通过时间管理模块、数据帧管理模块、数据采 集模块、N路信号峰值检测模块及输出接口模块构建多路信号峰值同步检测系统，时间管理 模块接入计时时钟CClk，并根据计时时钟CClk分别为每个信号峰值检测模块提供时间戳 Stamp，数据帧管理模块接入输入信号时钟SClk，并根据输入信号时钟SClk，分别为每路信 号峰值检测模块周期性的提供帧同步信号Frame，数据帧管理模块为每路信号峰值检测模 块提供帧同步信号Frame的周期等于待检测N路信号的局部峰间间隔时间的1.5～2倍，数据 采集模块接入输入信号时钟SClk，并根据输入信号时钟SClk，分别对N路信号进行数据采 集，并将采集的N路信号的数据分别转化成数字信号，得到N路数字信号一一对应输送给N路 信号峰值检测模块，每个信号峰值检测模块分别接入输入信号时钟SClk，并从接收到数据 帧管理模块提供的第一个帧同步信号Frame开始，将收到相邻两个帧同步信号Frame的时间 间隔作为一个搜寻周期，每个搜寻周期中，收到前一个帧同步信号Frame的时刻为搜寻周期 的起点，收到后一个帧同步信号的时刻为搜寻周期的终点，在每个搜寻周期中，每个信号峰 值检测模块分别搜寻输入其内的一路数字信号的峰值，当搜寻到这一路数字信号的峰值时 锁定时间管理模块提供的时间戳，输出一路检测完成信号给输出接口模块，并获取输入其 内的这一路数字信号中以其峰值为中心数据的2L 1个数据及这一路数字信号的峰值对应 的时间戳作为一个数据组输出给输出接口模块，其中L取大于等于1的整数，输出接口模块 对收到的N个检测完成信号进行与操作，得到检测完成指示信号进行输出，并将N个数据组 按照N路信号峰值检测模块对应的顺序进行排列后保存，以供外部读取，本发明中，多路信 号直接通过数据采集模块以保留原始信号的信息，同时利用统一的时间管理模块提供时间 参考，并基于数据帧管理模块提供的帧同步信号Frame进行全局信号的峰值搜索，峰值搜索 全硬件实现，具有硬件检测方案的实时性，并避免了模拟滤波器对信号检测的影响，从而提 高了检测精度，数据采集模块将多路信号数值化，通过全局搜索具有软件检测方案的高精 度，同时多路硬件并行检测，提高了信号检测的实时性，由此本发明同时具有较高的实时性 和较高的检测精度，且本发明在输出接口提供峰值左右各L个信号值，为用户提供灵活性。 附图说明 图1为现有技术的线性调频LFM信号在通信系统中的应用示意图； 图2为现有的多路信号峰值的检测方案的硬件实现方案结构图； 图3为现有的多路信号峰值的检测方案的软件实现方案的硬件平台构架图； 图4为本发明的多路信号峰值同步检测系统的整体结构框图； 图5为本发明的多路信号峰值同步检测系统的信号峰值检测模块的结构图。 8 CN 111585742 A 说　明　书 5/7 页