[發明專利]一種基于分形理論的VHF多徑信號測量處理系統

有效

• 申請號: 201710048190.8
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106772215B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 王曉燁;張淑芳;孫曉文
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G01S1/02
• 分類號: G01S1/02
• 代理公司: 大連八方知識產權代理有限公司 21226
• 代理人: 衛茂才

1.一種基于分形理論的VHF多徑信號測量處理系統，其特征在于，包括接收信號時序分解重構模塊，用于對VHF信號進行時序分解和重構、分形維數計算模塊1、2和3，用于對重構后的接收信號進行分形維數的計算、分形噪聲重構模塊，用于重構分形噪聲信號、分形噪聲剝離模塊，用于對重構的分形噪聲信號進行分形噪聲剝離計算、VHF信號重構模塊，對剝離分形噪聲后的VHF信號進行重構、分形維數分析計算模塊，用于對分形維數進行分析計算處理、VHF信號小波重構模塊，用于對接收的VHF信號進行小波重構，具體處理步驟如下：

(1)天線接收到AIS基站發射的VHF信號，該VHF信號經過海面反射和散射后為多徑衰落信號和噪聲信號的疊加，經過信號時序分解重構模塊對接收到的VHF信號進行時序分解和重構；

(2)通過分形維數計算模塊1對重構后的接收信號進行分形維數的計算，對得到的分形維數進行兩路分析處理：

1)①利用已得的分形維數，在分形噪聲重構模塊中重構出分形噪聲信號；

②經過分形噪聲剝離模塊對重構后的分形噪聲信號進行分離噪聲剝離計算，得到不含分形噪聲的VHF信號；

③步驟1)②得到的不含分形噪聲的VHF信號經過VHF信號重構模塊進行重構，并在分形維數計算模塊2中得到重構后的VHF信號的分形維數；

2)在VHF信號小波重構模塊中，利用步驟(2)中得到的分形維數對接收的VHF信號直接進行小波重構，并在分形維數計算模塊3中得到小波重構后的VHF信號的分形維數；

(3)將上述步驟1)③和步驟2)得到的分形維數分別輸入分形維數分析計算模塊中進行分析計算處理，計算結果用于控制接收信號時序分解重構模塊中對接收信號進行小波重構的級數；

(4)當步驟1)③和步驟2)得到的分形維數值相同時，調整過程結束，VHF信號經過接收信號時序分解重構模塊、分形維數計算模塊1、分形噪聲重構模塊、分形噪聲剝離模塊傳遞至VHF信號重構模塊后輸出。

2.根據權利要求1所述的一種基于分形理論的VHF多徑信號測量處理系統，其特征在于，所述步驟(1)中VHF信號時序分解和重構方法為：

VHF信號經過海面反射和散射后達到船站，接收到的信號為：

S_r(t)的分形特征可由p(t)和q(t)的分形特征來描述，λ為任意實數，H為p(t)分形參數，ω(a,b)為p(t)小波函數，H_q為q(t)分形參數，ω_q(a,b)為q(t)小波函數。

3.根據權利要求1所述的一種基于分形理論的VHF多徑信號測量處理系統，其特征在于，所述的分形維數的計算方法為：

下面研究單個分量p(t)的分形特征，因為p服從標準正態分布，所以假設時間尺度由t變為λτ來觀察單個分量p(t)，其期望和方差為：

E[p(λτ)]＝0 (b)

σ[p(λτ)]＝|cosω_cλτ| (c)

利用分布函數求分形維數的方法，分布函數與分形維數的關系滿足：

p(t)∝t^-D (d)

其中D就是分形維數，p(t)的分形維數記為d₁，按照上述方法計算出q(t)的分形維數d₂，根據合并原理得出S_r(t)的分形維數d_r，d_r＝d₁+d₂。