基于功率譜和多尺度小波變換分析強(qiáng)干擾信號檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種信號檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線通信已成為人們生活、科研、軍事等領(lǐng)域不可缺少的一部分，尤其是在戰(zhàn)爭 中，有效可靠的戰(zhàn)場通信是取得最后勝利的重要保障，然而復(fù)雜電磁環(huán)境和人為的惡意干 擾對通信質(zhì)量造成很大的威脅。為保證可靠的通信，必須采取一定的干擾對抗技術(shù)。目前 最主要的干擾對抗手段是使用擴(kuò)頻通信技術(shù)，然而，擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的擴(kuò)頻增益有限，當(dāng)遇到 強(qiáng)干擾時，通信質(zhì)量同樣無法保證。若接收端能在通信前和通信過程中周期性的對周圍電 磁環(huán)境進(jìn)行檢測（或?qū)崟r檢測，需要單獨的感知模塊），提取出強(qiáng)干擾信號的中屯、頻率與帶 寬信息，將其反饋至發(fā)送端，發(fā)送端根據(jù)檢測結(jié)果選擇沒有受到干擾的頻段進(jìn)行通信（或 者采用其他抗干擾手段，躲避干擾是最佳的干擾對抗方式），通信質(zhì)量將得到顯著提升。因 此，干擾檢測是通信抗干擾的重要環(huán)節(jié)之一。
[0003] 干擾檢測的目的就是獲得實時的干擾信號的參數(shù)信息，目前常用的干擾檢測算法 有頻域口限法、小波包分解法、DT-FCME法。
[0004] 頻域口限法將信號變換到頻域后根據(jù)信號的概率分布設(shè)置口限，將超過口限的譜 線記錄下來從而得到干擾參數(shù)，但口限的選取對結(jié)果影響很大，選擇合適的口限比較困難。 小波包分解法對信號進(jìn)行小波分解，等價于將信號在頻域等分為N段，計算每段能量值，若 某頻段信號能量值明顯偏大則認(rèn)為此頻段中存在干擾，但檢測分辨率低，無法確定準(zhǔn)確的 干擾位置，只能將該包含干擾的頻譜段全部拋棄，造成頻譜浪費(fèi)。DT-FCME算法的核屯、部分 為高低口限的迭代過程，然而，當(dāng)數(shù)據(jù)樣本較多時，迭代過程非常緩慢，在實際應(yīng)用中實時 性差。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于功率譜和多尺度小波變換的強(qiáng)干 擾信號檢測方法，能有效的減少強(qiáng)干擾對擴(kuò)頻通信通信質(zhì)量的影響。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括如下步驟：
[0007] (1)接收端對接收到的信號進(jìn)行采樣，計算采樣得到的接收信號功率譜S化)，并 通過滑動濾波器進(jìn)行平滑濾波，得到平滑后的功率譜Sm(k)=S化-1)+S(k)+S化+1);
[000引 似對Sm似做n階高斯曲線擬合，n取值范圍為3-10,得到Pm似；
[0009] 做對Pm似做多尺度小波變換，得到各個尺度小波變換系數(shù)W(a,fi)，a為對應(yīng)的 尺度因子，為信號頻率；
[0010] (4)對各尺度因子對應(yīng)的小波系數(shù)絕對值求和，得到和小波系數(shù)W(fi)， 壞1/;) = 1；|壞'(。，./；)|; -a
[0011] (5)計算和小波系數(shù)口限
選取小波和系數(shù)W(fi)中大于口限丫的系 數(shù)組合為新的和小波系數(shù)Wg(fi)，其中，N為小波系數(shù)的長度；
[0012] (6)用極值點捜尋算法捜索和小波系數(shù)極大值點fi，1GZ+;
[0013] (7)對捜尋得到的極大值點的正確性進(jìn)行驗證，若極值點個數(shù)為偶數(shù)且兩兩極大 值點之間的頻段中功率譜PmOO譜線的均值超過口限A=y+3〇,則認(rèn)為極值點正確，將 其確定的干擾信號頻段作為最終檢測結(jié)果，y和O分別為Sm化）最小的五分之一譜線的均 值和標(biāo)準(zhǔn)差；否則增大口限丫后返回步驟（5)開始循環(huán)，若循環(huán)5次后仍無法找到正確的 極值點，則對功率譜用口限法，記錄功率譜中超過口限A的譜線，計算出干擾信號所處頻 段，作為最終檢測結(jié)果。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是：
[0015] 1、本發(fā)明克服了傳統(tǒng)口限檢測法口限難W設(shè)置的問題，對平滑后的功率譜做高斯 曲線擬合后做小波分析，產(chǎn)生的小波和系數(shù)將會在強(qiáng)干擾信號出現(xiàn)與消失頻點產(chǎn)生非常尖 銳明顯的峰值，n限非常易于設(shè)置，易于捕捉到精確的干擾出現(xiàn)與消失的頻點，實現(xiàn)干擾的 精確定位。
[0016] 2、本發(fā)明可W檢測和識別多種干擾類型，包括單音干擾、多音干擾、窄帶干擾、部 分頻帶干擾，如果將其應(yīng)用到時域信號還可W檢測脈沖干擾。
[0017] 3、本發(fā)明具備很好的魯棒性，且可W采用二進(jìn)形式的尺度因子，方便硬件實現(xiàn)，可 應(yīng)用到工程實踐中。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明的實現(xiàn)流程圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明與現(xiàn)有的頻域口限檢測法在信干比10化時檢測結(jié)果示意圖；
[0020] 圖3是本發(fā)明與現(xiàn)有的口限檢測法在不同干信比下對干擾信號檢測的歸一化均 方誤差對比圖；
[0021] 圖4是本發(fā)明采用連續(xù)尺度小波變換與二進(jìn)尺度小波變換對干擾信號檢測的歸 一化均方誤差對比圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實施 例。
[0023] 本發(fā)明提出的基于功率譜與多尺度小波變換分析的強(qiáng)干擾信號檢測方法，包括如 下步驟：
[0024] (1)接收端對接收到的信號進(jìn)行采樣，計算采樣得到的接收信號功率譜S化)，并 將其通過滑動濾波器進(jìn)行平滑濾波，得到平滑后的功率譜Sm化）： 陽0巧]Sm化）=S化-1) +S化)+S化+1)
[0026] 似對平滑后的功率譜Sm似做n階高斯曲線擬合，對信號做了非常好的平滑，n根 據(jù)具體情況選?。╪取值范圍為3-10,值越大擬合程度越好），得到
[0028](3)對擬合后的Pm(k)做多尺度小波變換，得到各個尺度小波變換系數(shù)W(a，fi)，a 為對應(yīng)的尺度因子，為信號頻率。
[0029] (4)對各尺度因子對應(yīng)的小波系數(shù)絕對值求和，得到和小波系數(shù)W(fi):
[0031] (5)計算和小波系數(shù)口限丫，選取小波和系數(shù)W(fi)中大于口限丫的系數(shù)組合為 新的和小波系數(shù)化），其中
[0033] 其中，N為小波系數(shù)的長度。
[0034] (6)用極值點捜尋算法捜索和小波系數(shù)極大值點fi，1GZ+。
[0035] (7)對捜尋得到的極大值點的正確性進(jìn)行驗證，若極值點個數(shù)為偶數(shù)且兩兩極大 值點之間的頻段中功率譜PmOO譜線的均值超過口限A，則認(rèn)為極值點正確，將其確定的 干擾信號頻段作為最終檢測結(jié)果，否則增大口限T后返回到和小波系數(shù)提取步驟（5)開始 循環(huán)，若循環(huán)5次后仍無法找到正確的極值點，則對功率譜用口限法，記錄功率譜中超過口 限T的譜線，計算出干擾信號所處頻段，作為最終檢測結(jié)果。
[0036] 參照圖1，本發(fā)明的實施例包含如下步驟：
[0037] 步驟1，計算接收信號功率譜并通過平滑濾波器平滑
[00測 （Ia)接收端對接收信號進(jìn)行采樣，得到離散信號X(n)，將X(n)分為L段，每段信 號長度為M，每段信號都加一個漢明窗w(n)后計算其周期圖，則第m段數(shù)據(jù)周期圖為：
[0040] 其中，
是歸一化因子，對每個分段的周期圖進(jìn)行平均，可得到整個 信號X(n)的功率譜估計：
(2)
[0042] (Ib)對估計的功率譜進(jìn)行平滑濾波，得到平滑后的功率譜Sm化）：
[0043] Sm似=S(k-1)+S似+S化+1)做
[0044] 步驟2,對平滑后的功率譜對平滑后的功率譜Sm化）做n階高斯曲線擬合，相當(dāng)于 對信號做了非常好的平滑，n根據(jù)具體情況選?。╪取值范圍為3-10,值越大擬合程度越 好），得到
[0046] 步驟