基於譜型分析的自適應音頻幹擾檢測方法

2023-04-23 06:03:31

基於譜型分析的自適應音頻幹擾檢測方法
【專利摘要】本發明公開一種基於譜型分析的自適應音頻幹擾檢測方法，包括如下步驟：頻譜數據獲取，目標點設立，判別窗口數據獲取，音頻幹擾判別和檢測結束判別。本發明的音頻幹擾檢測方法，環境適應性好、抗噪聲性能強、計算複雜度低、檢測準確度高。
【專利說明】基於譜型分析的自適應音頻幹擾檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於無線通信和數位訊號處理【技術領域】，特別是一種基於譜型分析的自適應音頻幹擾檢測方法。
【背景技術】
[0002]音頻幹擾是指在頻譜內一個或多個獨立非連續頻點上存在的幹擾。在無線通信領域中無線傳輸環境複雜多變，尤其是在通信密度較高的城市區域，由於網絡規劃不健全、設備幹擾、交流電傳輸等原因造成的音頻幹擾現象難以避免。能夠及時檢測音頻幹擾對於傳輸信道監控、維護通信系統穩定有著重要的意義。
[0003]現有的音頻幹擾檢測主要採用門限閾值的方法，該方法通過比較當前頻點與周圍頻點的幅度差值是否超過某一門限判斷當前頻點是否存在音頻幹擾。
[0004]該方法存在的問題是:由於對通信環境的變換比較敏感，當信號、噪聲等環境變化時會導致其檢測準確度降低，即環境適應性差、抗噪聲性能弱、計算複雜度高，難以適用於背景噪聲多變、通信機制複雜、信號類型繁多的衛星通信、深空通信等應用領域。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在於提供一種基於譜型分析的自適應音頻幹擾檢測方法，環境適應性好、抗噪聲性能強、計算複雜度低、檢測準確度高。
[0006]實現本發明目的的技術解決方案為:一種基於譜型分析的自適應音頻幹擾檢測方法，包括以下步驟:
[0007]10)頻譜數據獲取:從前端傅立葉變換設備獲得頻譜數據；
[0008]20)目標點設立:若首次分析該幀頻譜數據，則設頻譜內第一個點為目標點，否則設當前目標點下一點為目標點；
[0009]30)判別窗口數據獲取:建立音頻幹擾判別窗口，根據音頻幹擾判別窗口獲取目標點及相應參考點幅度數據；
[0010]40)音頻幹擾判別:根據目標點、參考點幅度數據，計算判定條件，並根據判定條件，判別當前目標點是否為音頻幹擾；
[0011]50)檢測結束判別:判斷當前目標點是否為頻譜中最後一個點，若是，則檢測結束，若不是，則轉至目標點設立(20)步驟。
[0012]本發明與現有技術相比，其顯著優點:
[0013]1、適應性強:採用幅度自適應設計,能夠適應各種複雜信號、噪聲環境；
[0014]2、檢測率高:採用兩級判定條件設計，各級條件之間互補性能好，串聯實現對音頻幹擾的高檢測率檢測；
[0015]3、誤警率低:採用兩級判定條件設計，其中一級判定條件一級判定條件對於毛刺幹擾虛警率低，但對於窄帶信號虛警率較高；二級判定條件對於窄帶信號虛警率低，但對於毛刺幹擾虛警率高。而這兩級判定條件對於單、多音幹擾識別率都很高，所以兩級串聯可以在基本不減小檢測率的前提下大大減小虛警率；
[0016]4、計算複雜度低:無需複雜計算，即能夠實現實時或準實時分析。
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發明基於譜型分析的自適應音頻幹擾檢測方法流程圖。
[0019]圖2是音頻幹擾判別窗口結構圖。
[0020]圖3是一組典型的判定窗口參數配置示例。
[0021]圖4是仿真環境中滿足一級條件的疑似音頻幹擾點。
[0022]圖5是仿真環境中滿足二級條件的疑似音頻幹擾點。
[0023]圖6是仿真環境中最終檢測出的音頻幹擾點。
【具體實施方式】
[0024]一種基於譜型分析的自適應音頻幹擾檢測方法，包括以下步驟:
[0025]10)頻譜數據獲取:從前端傅立葉變換設備獲得頻譜數據；
[0026]所述頻譜數據獲取(10)步驟中:從前端傅立葉變換設備獲得的數據為幅度譜和/或功率譜。
[0027]20)目標點設立:若首次分析該幀頻譜數據，則設頻譜內第一個點為目標點，否則設當前目標點下一點為目標點；
[0028]所述設立目標點(20)步驟中:頻譜長度為N,頻譜內頻點集合為P= (Pi I O < i< N}，其中Pi表示第i個點的幅度。
[0029]首次分析該巾貞頻譜時,令目標點PN = P1,非首次分析頻譜時,若上次分析目標點為Pi,則當前目標點PN = Pi+1。
[0030]30)判別窗口數據獲取:建立音頻幹擾判別窗口，根據音頻幹擾判別窗口獲取目標點及相應參考點幅度數據；
[0031]所述判別窗口數據獲取(30)步驟包括:
[0032]31)建立音頻幹擾判別窗口:根據在對頻譜分析期間，判別窗口中目標點與參考點相對位置結構不發生變換的特徵，建立標示了目標點與參考點的位置關係的音頻幹擾判別窗口 ；
[0033]參考點分為一級判定條件參考點集、二級判定條件參考點集，分別用於計算一級判定條件和二級判定條件。在對一幀頻譜分析期間，判定窗口中目標點與參考點相對位置結構不發生變換。
[0034]所述建立音頻幹擾判別窗口(31)步驟中:令Lwin為判定窗口總長度。其中一級判定窗口長度為L11,二級窗口長度為L12，窗口中包含兩個一級、二級窗口，分別位於目標點兩偵U。PN為目標點。目標點與二級窗口之間間隙長度為Lg2，二級窗口與一級窗口之間隙長度為Lgl。判定窗口示意圖如圖2所示,一組典型的判定窗口參數配置如圖3所示。
[0035]32)獲取目標點及相應參考點幅度數據:根據目標點本身位置及判別窗口獲得目標點及相應所有參考點的幅值。
[0036]根據窗口獲取參考點點集,設當前目標點[0037]PN = Pi(I)，
[0038]則一級判定點集
[0039]PL1 = (Pj I 1-Gl-LlICj < i_Gl 或 i+Gl < j < i+Gl+Lll} (2)，
[0040]其中Gl = Lg2+Lu+Lgl。
[0041]二級判定點集
[0042]PL2 = {Pj I 1-Lg2-L12 < j < 1-Lg2 或 i+Lg2 < j < i+Lg2+L12} (3)。
[0043]40)音頻幹擾判別:根據目標點、參考點幅度數據，計算判定條件，並根據判定條件，判別當前目標點是否為音頻幹擾；
[0044]所述音頻幹擾判別(40)步驟包括:
[0045]41) 一級判定條件計算:根據目標點、參考點幅度數據，計算作為一級判定條件的均值；
[0046]所述一級判定條件計算(41)步驟具體為:
[0047]設一級判定係數a u，小對於目標點PN代表其幅值，一級判定點集為PL1，計算一
[0048]級判定條件:
【權利要求】
1.一種基於譜型分析的自適應音頻幹擾檢測方法，其特徵在於，包括以下步驟: 10)頻譜數據獲取:從前端傅立葉變換設備獲得頻譜數據； 20)目標點設立:若首次分析該幀頻譜數據，則設頻譜內第一個點為目標點，否則設當前目標點下一點為目標點； 30)判別窗口數據獲取:建立音頻幹擾判別窗口，根據音頻幹擾判別窗口獲取目標點及相應參考點幅度數據； 40)音頻幹擾判別:根據目標點、參考點幅度數據，計算判定條件，並根據判定條件，判別當前目標點是否為音頻幹擾； 50)檢測結束判別:判斷當前目標點是否為頻譜中最後一個點，若是，則檢測結束，若不是，則轉至目標點設立(20)步驟。
2.根據權利要求1所述的音頻幹擾檢測方法，其特徵在於:所述頻譜數據獲取(10)步驟中:從前端傅立葉變換設備獲得的數據為幅度譜和/或功率譜。
3.根據權利要求1所述的音頻幹擾檢測方法，其特徵在於，所述判別窗口數據獲取(30)步驟包括: 31)建立音頻幹擾判別窗口:根據在對頻譜分析期間，判別窗口中目標點與參考點相對位置結構不發生變換的特徵，建立標示了目標點與參考點的位置關係的音頻幹擾判別窗Π ； 32)獲取目標點及相應參考點幅度數據:根據目標點本身位置及判別窗口獲得目標點及相應所有參考點的幅值。
4.根據權利要求1所述的音頻幹擾檢測方法，其特徵在於，所述音頻幹擾判別(40)步驟包括: 41)一級判定條件計算:根據目標點、參考點幅度數據，計算作為一級判定條件的均值； 42)二級判定條件計算:根據目標點、參考點幅度數據，計算作為二級判定條件的最大值； 43)幹擾判定:根據一級判定條件和二級判定條件，判定當前目標點是否為音頻幹擾。
5.根據權利要求4所述的音頻幹擾檢測方法，其特徵在於，所述一級判定條件計算(41)步驟具體為: 設一級判定係數α11，對於目標點PN代表其幅值，一級判定點集為PL1，計算一 級判定條件:

6.根據權利要求4所述的音頻幹擾檢測方法，其特徵在於，所述二級判定條件計算(42)步驟具體為: 設二級判定係數α 12，對於目標點PN代表其幅值，二級判定點集為PL2，計算二級判定條件:
7.根據權利要求4所述的音頻幹擾檢測方法，其特徵在於，所述幹擾判定(43)步驟具體為:若目標點同時滿足一級、二級判別條件，則判定目標點為音頻幹擾，否則為非音頻幹擾。
【文檔編號】H04B17/00GK103780319SQ201410029953
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月22日 優先權日:2014年1月22日
【發明者】謝智東, 胡婧, 韓福麗, 鄭暉, 孫謙, 李永強, 邊東明, 張更新 申請人:中國人民解放軍理工大學