[發明專利]一種基于DSP實現的大時寬信號分段識別的方法

有效

• 申請號: 201710129064.5
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN106950544B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 劉魯濤;戴亮軍;陳濤;郭立民
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于DSP實現的大時寬信號分段識別的方法，包括以下四個模塊：(1)原始信號數據分段截取模塊；(2)分段數字正交混頻、濾波、抽取模塊；(3)頻譜和時頻特征分段計算模塊；(4)綜合判別模塊，其特征在于：

在原始信號數據分段截取模塊(1)中，對原始信號數據按照數據長度采用等間隔方式，將數據截取為M段，減少了原始信號數據量，相應的信號處理時間也就縮短， 在頻譜和時頻特征分段計算模塊(3)中，假定分段信號數據長度為N，則M段信號數據組成了一個M×N的信號頻譜矩陣，通過對矩陣M×N的每一列求最大值并記錄保存，重新組合得到一個長度為N的信號頻譜，這段信號頻譜用來表示信號特征；

在所述的頻譜和時頻特征分段計算模塊(3)中，通過對M段信號數據分段利用最小二乘算法求取信號時頻曲線的擬合直線的斜率和截距，根據M段擬合直線的斜率是否相等來判斷線性調頻信號；

1)分段信號數據長度的截取

信號數據長度的截取方法為公式(1)所示：

式中，v表示每段間隔，N表示信號數據長度，number表示每段數據長度，M代表著截取段數為M段，表示向下取整；

2)分段數字混頻正交變換

原始采樣信號的數據采用數字混頻正交變換法，將其變成同相分量I和正交分量Q，其中X_m(n)表示第m段信號數據，NCO是本地數字振蕩器，LPF表示低通濾波器，Y_mI(n)和Y_mQ(n)代表第m段I和Q路濾波器抽取輸出；

數字混頻正交變換包括：數字混頻、低通濾波和整數倍抽取；數字混頻表達式如公式(2)和(3)所示：

式中，X_mI(n)表示第m段信號的同相分量，X_mQ(n)表示第m段信號的正交分量，采用低通濾波器提取信號低頻成分用來進行信號識別；

利用低通濾波器進行抗混疊濾波，然后再保留濾波器輸出的第V'個采樣點，形成抽取序列y(n)；

對數字混頻后的信號X_mI(n)和X_mQ(n)進行濾波，即對信號做卷積，然后對卷積后的結果進行抽取，如公式(4)和(5)所示：

式中，h(k)為N點FIR濾波器系數，V為抽取倍數，X_mI和X_mQ為第m段信號混頻后的I路信號和Q路信號數據；

3)分段信號頻譜和時頻特征的獲取

利用快速傅立葉變換公式如公式(6)所示，求得復數信號的頻譜，找出頻譜的最大值以及頻譜幅度降低3dB時信號的頻譜寬度，然后利用信號的頻譜寬度特征進行信號識別；

式中，k的取值為0到N-1，x(n)為復數序列，

利用最小二乘線性擬合算法獲取信號頻率特征，最小二乘算法實現步驟如下：

第一、線性擬合直線和信號時頻曲線的總偏差定義為如公式(7)所示；

式中，f(n)表示信號時頻曲線，表示線性擬合直線，α和β分別是擬合直線的斜率和截距；

第二、為使總偏差達到最小，需要對公式(7)求偏導，如公式(8)和(9)所示；

第三、聯立公式(8)和(9)，求解可得α和β，如公式(10)和(11)所示；

第四、由最小二乘線性擬合求得的擬合直線的斜率α和截距β，反映信號時頻曲線的特征。