[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

本發明屬于電波傳播領域，具體涉及一種基于分形理論的VHF多徑信號測量處理系統，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。與現有技術相比，本發明的有益效果是：利用本發明能夠有效地克服傳統VHF信號多徑衰落模型不能靈活適應復雜信道環境的缺點，為接收端能夠準確地重構信號提供了實驗基礎。

技術領域

本發明屬于電波傳播領域，涉及陸基定位信號處理和電波傳播交叉應用學科，具體涉及一種基于分形理論的VHF多徑信號測量處理系統。

背景技術

在實際航海環境中，船舶移動和海面環境都是實時變化的，這使得多徑衰落信號的信道環境變得極其復雜，很難找到合適的數學方法對其進行準確地分析研究和處理。傳統的傳播模型不僅真實性不高，而且在不同的環境條件下，需要使用不同的模型，這種模型間的相互切換對接收機的設計要求較高，并且在快衰落和衰落深度較大的情況下，只能估算信道參數，導致利用接收到的VHF信號進行定位測距的準確度較差，所以需要一種新的信號測量處理方法解決這一問題。分形理論的發展為描述那些具有不規則的幾何特征、高度無序的自然現象提供了新的工具，它可以兼顧大范圍有序和小范圍無序的特點，這一特點符合海洋的表面狀態，所以將分形理論應用在航海環境中是可行的。本發明利用分形理論分析VHF多徑衰落信號特點，提出一種更準確處理實際VHF信號的新方法并基于該方法構造信號測量處理系統來減少VHF信號測距誤差，提高定位精度。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于分形理論的VHF多徑信號測量處理系統以及基于該系統測量VHF多徑信號的方法，它適用于AIS船舶自主定位導航系統以提高定位精度。

為解決上述技術問題，本發明提供技術方案如下：

一種基于分形理論的VHF多徑信號測量處理系統，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，用于對接受的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2對重構后的接收信號進行分形維數的計算，為了更好地恢復和重構VHF真實信號，對得到的分形維數進行兩路分析處理：

1)①利用已得的維形參數，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形噪聲剝離計算，即在原接收信號的基礎上減去分形噪聲信號，得到不含分形噪聲的VHF信號；

③步驟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；