[發明專利]一種基于功率譜模版的目標信號頻域檢測方法

有效

• 申請號: 201910985590.0
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN112684251B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 馬洪;龐淑萍;張華;馬婧聞;徐行
• 申請（專利權）人: 武漢瑞天波譜信息技術有限公司
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16;G01R21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種利用功率譜模板對目標信號進行頻域檢測的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1，待檢測掃頻功率譜序列為實時掃頻功率譜序列或實時掃頻差分功率譜序列，其中的實時掃頻差分功率譜序列由實時掃頻功率譜序列與掃頻背景功率譜序列兩者之差構成；將事先采集獲得的目標信號的功率譜作為模板序列，模板序列中包含目標信號有效帶寬之外兩側部分長度的本底噪聲序列，并從模板序列中讀取目標信號的-3dB帶寬值和-40dB帶寬值；

步驟2，利用模板序列得到的兩個結構元序列，對待檢測掃頻功率譜序列進行混合開窗運算得到滿足帶寬要求的頻域形態濾波輸出序列，對該序列進行閾值檢測，輸出目標信號的中心頻率和帶寬；其中：

兩個結構元序列分別是兩個指定長度的全零值序列z₁(n)、z₂(n)，指定長度分別為從模板序列中讀取得到的目標信號-3dB帶寬和-40dB帶寬所對應的功率譜頻率點個數M₁、M₂；

混合開窗運算定義為：

其中，y(n)表示混合開窗運算輸出序列，x(n)為待檢測實時掃頻功率譜序列或實時掃頻差分功率譜序列，z₁(n)、z₂(n)為兩個結構元序列；為形態濾波開窗運算符號，其運算定義為：

其中，表示腐蝕運算，表示膨脹運算，M表示結構元序列z(n)的長度；

步驟3，利用模板序列對待檢測掃頻功率譜序列進行滑動相關運算，得到待檢測掃頻功率譜序列對應的頻域歸一化互相關系數序列，對該序列進行峰值檢測，輸出目標信號的中心頻率和帶寬；

步驟4，對步驟2和步驟3得到的兩種檢測結果進行融合：若兩種檢測結果一致則輸出融合的目標信號檢測結果，否則輸出無目標信號被檢測的結果；

步驟5，對連續多幀的待檢測掃頻功率譜序列進行非相干積累檢測，即對連續多幀的待檢測掃頻功率譜序列按照步驟1至步驟4進行循環處理和檢測，得到每幀待檢測掃頻功率譜序列的融合檢測結果，若連續多個融合檢測結果保持一致即可最終認定目標信號已被檢測得到，否則輸出未檢測到目標信號的結論；

步驟6，按照上述步驟1至步驟5對不斷輸入的待檢測掃頻功率譜序列進行處理和檢測，持續輸出檢測結果。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1中的掃頻背景功率譜序列須在啟動檢測之前，對連續多幀的實時掃頻功率譜序列進行跡線平均處理得到，以此避免非穩定的時變、起伏干擾信號的功率譜被直接統計進入到背景功率譜中。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1中所述的采用實時掃頻功率譜序列與掃頻背景功率譜序列兩者之差構成實時掃頻差分功率譜序列的方法，采用以下方法進行改進以便提高對非常接近本底噪聲功率譜的微弱目標信號的檢測，或者消除起伏不定的干擾信號功率譜或本底噪聲功率譜對目標信號功率譜的遮蓋效應：

其中，x(n)為改進的實時掃頻差分功率譜；Δ(n)為實時掃頻功率譜與掃頻背景功率譜之差值序列，其單位為dB；其中的常數A為差值序列比較門限，對應的目標信號信噪比比較門限為

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3中生成頻域歸一化互相關系數序列所采用的滑動相關運算定義為：

其中，x(n)為待檢測掃頻功率譜序列，其頻率點數為N；h(m)為事先采集得到的目標信號所對應的模板序列，其頻率點數為H，且H＞M₂＞M₁；r_xh(q)表示序列x(n)與h(m)之間的歸一化互相關系數序列，“|·|”表示求絕對值運算。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3中生成頻域歸一化互相關系數序列所采用的滑動相關運算定義為：

其中的常數E，由以下公式確定：

E＝[0.9D²+0.1(C-D)²]H

其中，x(n)為改進的實時掃頻差分功率譜序列，其頻率點數為N；h(m)為事先采集得到的目標信號所對應的模板序列，其頻率點數為H，且H＞M₂＞M₁，M₁、M₂分別為兩個結構元序列z₁(n)、z₂(n)的長度；r_xh(q)表示序列x(n)與h(m)之間的歸一化互相關系數序列；“|·|”表示求絕對值運算；

常數A為實時掃頻功率譜與掃頻背景功率譜之差值序列Δ(n)的比較門限，對應的目標信號信噪比的比較門限為