基於雙fft的寬帶自動檢測方法
2023-04-25 10:38:36 3
專利名稱：基於雙fft的寬帶自動檢測方法
技術領域：
本發明涉及無線電監測領域，尤其涉及一種的寬帶自動檢測方法。
背景技術：
隨著無線通信量的不斷增加，對空中無線電信號進行全面監測處理也面臨著新的挑戰。傳統的窄帶掃描監測處理的工作模式已經不再適合現代自動處理流程的需要。尤其是在無線電管理和軍事偵察部門急需一種能快速有效地對空中複雜環境中的信號進行自動檢測發現的方法。為了快速有效地對空中無線電信號進行監測處理，目前基本上都是先通過採用寬帶接收機獲得空中無線電信號的寬帶時域數據，然後採用數位訊號處理技術獲得無線電信號頻譜，最後採用一定檢測算法和準確來發現信號。其中，為了獲得信號的頻譜分布情況，需要採用傅立葉變換獲得信號譜數據。基於快速傅立葉變換(FFT)的周期圖方法是目前採用的最流行的譜估計方法之一。FFT變換處理過程需要輸入一定長度的信號，對於一定採樣速率(Fs)的數位訊號也就是一定點數(NfTt)的採樣信號(其中NfTt—般是2的冪次方)，然後對輸入信號加窗並採用通用或專用的DSP晶片完成其計算，最後就可以獲得離散的譜數據。信號頻譜在時域上的區分能力是由輸入的信號長度決定。根據測不準原理，該譜數據的頻率解析度與計算譜數據的長度成反比。也就是說，頻率解析度df = k*Fs/Nfft，其中k是由加窗函數的類型決定。在實際處理過程中，根據頻率解析度和旁瓣抑制能力的要求，可以選擇不同的窗函數類型，比如矩形窗、漢明窗、高斯窗、布萊克窗。儘管頻率解析度將受到窗函數的影響，但是在採用速率一定的情況下FFT長度是決定解析度的根本原因。目前各種寬帶檢測系統都是利用寬帶接收數據進行固定解析度的FFT處理後，再對譜數據進行寬帶自動檢測，從而分析空中信號分布情況及特點。這在很大程度上提高了對空中信號監測處理的效率；但是，這種處理模式只是通過時域數據進行一種固定長度的FFT處理而獲得固定解析度的頻譜，這將限定其對信號的解析度，包括頻域和時域解析度。這將使得檢測過程提取的信號特徵參數受解析度影響較大，難以確保這些特徵參數在時域和頻域都能較為準確、可靠地反應信號真實特徵。比如在一定帶寬範圍內同時存在時域突發信號和帶寬較窄的信號。如果採用一種固定解析度的譜數據進行信號自動檢測就不能滿足可靠檢測的實際要求。通過採用雙FFT變換來獲得不同解析度的信號頻譜，這對信號檢測具有重要的意義；但是，在處理過程中也將明顯增加運算量。在現有的處理能力下，對寬帶較寬的時域數據進行點數較多(如256k)的實時FFT本身就具有一定的難度；如果再增加不同解析度的FFT運算量，這無疑將給寬帶檢測系統增加運算量，給系統具體實現增加難度。根據測不準原理，某一幀譜數據的頻率解析度和時間解析度之積不會小於某個常數。也就是說，為了獲得較高的頻率解析度就需要犧牲時間解析度；反之，要獲得較高的時間分辨就需要犧牲頻率解析度。採用固定長度的FFT估計的信號頻譜將限定其對信號的區分能力。
因此，如果是通過固定長度的FFT變換獲得的頻譜，其檢測提取的信號特徵參數受FFT長度影響較大，難以確保這些特徵參數在時域和頻域都能較為準確、可靠地反應信號真實特徵。這樣就不能適應同時具有對時間解析度要求較高的突發信號和對頻率解析度要求較高的窄帶信號的情形。
發明內容
針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種基於雙FFT的寬帶自動檢測方法。
為了實現上述目的，本發明採用的技術方案是一種基於雙FFT的寬帶自動檢測方法，包括以下步驟I)根據寬帶檢測設置的時間解析度(dt)和頻率解析度(df)要求設定估計不同解析度頻譜進行FFT的點數；其中，頻率解析度較高的FFT點數為Nfftl，時間解析度較高的FFT點數為Nfft2，且 Nfftl = K*Nfft2，Nfft I 和 Nfft2 均為 2 的冪次方；2)以採樣速率為F s通過A/D採集將被測模擬信號轉換為數位訊號，並獲得Nfftl點長度的採樣數據；3)對長度為Nfft I的信號分別進行一次點數為Nfft I和K次點數為Nfft2的快速傅立葉變換，從而獲得不同解析度的信號頻譜；4)分別對所獲得的頻率解析度較高的頻譜和時間解析度較高的K幀頻譜進行噪聲基底估計；5)對不同解析度的頻譜進行有效能量檢測，從而獲得頻域、時域以及能量特徵參數；其中，採用時間解析度較高K幀譜數據來估計有效能量的出現時刻，同時將其檢測的頻域或能量參數用來輔助頻率解析度較高的譜數據進行檢測；6)將檢測到的有效能量與信號列表進行合併處理，即將當前Nfftl點數據獲得的參數，將與系統的信號列表進行判斷處理，並進行合併；7)提取信號統計特徵參數；然後重複以上步驟繼續更新信號的特徵參數。作為優選，A/D採集是將通過系統具有的寬帶接收機的採集卡來完成。作為優選，噪聲基底估計方法採用自動門限方法。作為優選，自動門限方法具體計算公式如下令OS濾波器的滑動窗口長度為N。,，以滑動步進I對譜數據IxJ進行順序統計濾波。濾波器係數安排如下
權利要求
1.一種基於雙FFT的寬帶自動檢測方法，其特徵在於包括以下步驟 1)根據寬帶檢測設置的時間解析度(dt)和頻率解析度(df)要求設定估計不同解析度頻譜所需要的FFT點數； 其中，頻率解析度較高的FFT點數為Nfftl，時間解析度較高的FFT點數為Nfft2，且Nfftl = K*Nfft2，Nfft I 和 Nfft2 均為 2 的冪次方； 2)以採樣速率為Fs通過A/D採集將被測模擬信號轉換為數位訊號，並獲得Nfftl點長度的採樣數據； 3)對長度為NfTtl的信號分別進行一次點數為NfTtl和K次點數為Nfft2的快速傅立葉變換，從而獲得不同解析度的頻譜； 4)分別對的頻率解析度較高的頻譜和時間解析度較高的K幀頻譜進行噪聲基底估計； 5)根據獲得不同解析度的頻譜進行有效能量檢測，從而獲得頻域、時域以及能量特徵參數； 其中，採用時間解析度較高K幀譜數據來估計有效能量的出現時刻，並將其檢測的頻域或能量參數用來輔助頻率解析度較高的頻譜進行檢測； 6)將檢測到的有效能量與信號列表進行合併處理，即將當前Nfftl點數據獲得的參數，將與系統的信號列表進行判斷處理，並進行合併； 7)提取信號統計特徵參數；然後重複以上步驟繼續更新信號的特徵參數。
2.根據權利要求I所述的基於雙FFT的寬帶自動檢測方法，其特徵在於所述A/D採集是將通過系統具有的寬帶接收機的採集卡來完成。
3.根據權利要求I所述的基於雙FFT的寬帶自動檢測方法，其特徵在於所述噪聲基底估計方法採用自動門限方法。
4.根據權利要求3所述的基於雙FFT的寬帶自動檢測方法，其特徵在於所述自動門限方法具體計算公式如下令OS濾波器的滑動窗口長度為N。,，以滑動步進I對譜數據IxJ進行順序統計濾波。濾波器係數如下
5.根據權利要求I所述的基於雙FFT的寬帶自動檢測方法，其特徵在於所述信號統計特徵參數包括帶寬(當前、最小、最大、平均、方差)、能量(當前、最小、最大、平均、方差)、突髮長度(平均、最大、最小)、信號出現時刻、信號消失時間、信號持續時間、信號截獲數、掃描數。
6.根據權利要求5所述的基於雙FFT的寬帶自動檢測方法，其特徵在於所述信號統
全文摘要
本發明公開了一種基於雙FFT的寬帶自動檢測方法，包括以下步驟根據寬帶檢測要求設定估計不同解析度頻譜所需要的FFT點數；通過A/D採集獲得Nfft1點的採樣數據；對長度為Nfft1的信號分別進行一次點數為Nfft1和K次點數為Nfft2的快速傅立葉變換，從而獲得不同解析度的頻譜；對不同解析度的頻譜分別進行噪聲基底估計，並進行有效能量檢測，從而獲得信號的頻域、時域以及能量特徵參數；將檢測到的有效能量與信號列表進行合併處理，並獲得信號時頻域的統計特徵參數。本發明的準確性和可靠性都明顯高於固定解析度的檢測算法，能適應較為複雜電磁環境下的頻譜監測或信號偵察。
文檔編號H04B17/00GK102624468SQ20111045321
公開日2012年8月1日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者郭方 申請人:成都中安頻譜科技有限公司