[發(fā)明專利]基于頻譜差分熵檢測(cè)的自適應(yīng)信道化接收方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110410504.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN113341378B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傅雄軍;崔宗丁;吳菲;盧繼華;謝民;趙碩;鄧博文;高浩東;姜嘉環(huán)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/285
• 分類號(hào): G01S7/285;G01S7/288;G01S7/36
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1.基于頻譜差分熵檢測(cè)的自適應(yīng)信道化接收方法，其特征在于：依托的自適應(yīng)信道化接收系統(tǒng)，包含：一級(jí)信道化接收模塊、一級(jí)信道檢測(cè)和估計(jì)模塊、信道匹配模塊、二級(jí)自適應(yīng)信道化接收模塊以及二級(jí)信道檢測(cè)模塊；其中，一級(jí)信道化接收模塊包含固定相同帶寬的奇型多相濾波器組和偶型多相濾波器組；一級(jí)信道檢測(cè)和估計(jì)模塊包括信道檢測(cè)子模塊和頻譜感知子模塊；二級(jí)自適應(yīng)信道化接收模塊包含多信道合并模塊與動(dòng)態(tài)信道化模塊；

所述自適應(yīng)信道化接收系統(tǒng)中各模塊的連接關(guān)系如下：

一級(jí)信道化接收模塊與一級(jí)信道檢測(cè)和估計(jì)模塊以及信道匹配模塊相連，一級(jí)信道檢測(cè)和估計(jì)模塊分別與一級(jí)信道化接收模塊、信道匹配模塊以及二級(jí)自適應(yīng)信道化接收模塊相連，二級(jí)自適應(yīng)信道化接收模塊與二級(jí)信道檢測(cè)模塊相連；

所述自適應(yīng)信道化接收方法，包括一級(jí)信道化接收、一級(jí)信道檢測(cè)和估計(jì)、信道匹配、二級(jí)信道化自適應(yīng)接收與二級(jí)信道檢測(cè)階段，具體為：

步驟1：一級(jí)信道化接收階段，即構(gòu)建一級(jí)信道化接收模塊，又包括構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境以及構(gòu)建多相濾波器組兩個(gè)子步驟，具體為：

步驟1.1：構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境，包括不同類型的寬帶和窄帶雷達(dá)信號(hào)，且雷達(dá)信號(hào)載頻處于偵察接收機(jī)的監(jiān)視頻段內(nèi)；

步驟1.2：構(gòu)建多相濾波器組；

其中，多相濾波器組包括奇型多相濾波器組和偶型多相濾波器組；

步驟2：一級(jí)信道檢測(cè)和估計(jì)階段，即構(gòu)建一級(jí)信道檢測(cè)和估計(jì)模塊，又包含信道檢測(cè)階段、寬窄信號(hào)判決階段及頻譜感知階段，具體包括如下子步驟：

步驟2.1：信道頻域檢測(cè)，將存在有效信號(hào)的信道提取出來，又包括以下子步驟：

步驟2.1.1：對(duì)子信道輸出數(shù)據(jù)的頻譜能量做連續(xù)滑窗處理，將得到的平均值作為該窗中心點(diǎn)的值，消除由于環(huán)境干擾和噪聲帶來的頻譜抖動(dòng)和毛刺；

步驟2.1.2：將平滑處理后的頻域能量信號(hào)進(jìn)行多級(jí)差分處理；

步驟2.1.3：剔除由低通濾波器的過渡帶導(dǎo)致的虛假信號(hào)，具體為：檢測(cè)每個(gè)信道的差分信號(hào)峰值所在的時(shí)刻，出現(xiàn)在或時(shí)刻區(qū)間內(nèi)，認(rèn)為是虛假信號(hào)，被剔除；L為單信道信號(hào)采樣點(diǎn)總個(gè)數(shù)；

步驟2.1.4：量化每個(gè)信道的差分信號(hào)，統(tǒng)計(jì)差分信號(hào)值出現(xiàn)在每個(gè)量化區(qū)間內(nèi)概率，計(jì)算每個(gè)信道的差分熵；

步驟2.1.5：利用差分熵比值區(qū)分純?cè)肼曅诺篮陀行盘?hào)信道，記檢測(cè)門限為Th1，記H_min為差分熵的最小值，遍歷k，若H_k/H_min＞Th1，H_k為第k個(gè)信道的差分熵，則認(rèn)為第k個(gè)信道存在有效信號(hào)，否則為純?cè)肼曅诺溃洐z測(cè)出的存在有效信號(hào)的信道個(gè)數(shù)為Num；

其中，k的取值范圍為0到D-1，D為信道個(gè)數(shù)且為偶數(shù)；

步驟2.2：對(duì)信道頻譜進(jìn)行雙滑動(dòng)窗能量檢測(cè)，根據(jù)兩個(gè)滑動(dòng)窗內(nèi)信號(hào)比值超過判決門限Th2的位置來判斷信號(hào)邊沿的位置，進(jìn)而區(qū)分窄帶信號(hào)和寬帶信號(hào)，具體為：對(duì)于第k個(gè)信道，記第i個(gè)采樣點(diǎn)前窗的能量E1_k(i)，后窗的能量為E2_k(i)，若E1_k(i)/E2_k(i)Th2，則判決該時(shí)刻出現(xiàn)信號(hào)上升沿；否則E1_k(i)/E2_k(i)≤Th2，則判決該時(shí)刻出現(xiàn)信號(hào)下降沿，將上升沿與下降沿兩兩配對(duì)，若該配對(duì)出現(xiàn)在同一信道內(nèi)，判決該信道信號(hào)為窄帶信號(hào)，否則為寬帶信號(hào)；

步驟2.3：將步驟2.2檢測(cè)出的窄帶信號(hào)，輸入到STFT模塊進(jìn)行參數(shù)提取，得到信號(hào)載頻和帶寬信息；

其中，STFT，即短時(shí)傅里葉變換，英文全稱為short-time Fourier transform；至此，從步驟2.1到步驟2.3，完成了一級(jí)信道檢測(cè)和估計(jì)階段；

步驟3：信道匹配階段，即構(gòu)建信道匹配模塊，具體為：根據(jù)步驟2.1檢測(cè)出的存在有效信號(hào)的信道個(gè)數(shù)為Num，比較信號(hào)通過偶型多相濾波器組與奇型多相濾波器組的跨道數(shù)目，選取跨道數(shù)較少的那一套濾波器組作為信道化接收結(jié)構(gòu)；

步驟4：二級(jí)自適應(yīng)信道化接收階段，即構(gòu)建二級(jí)自適應(yīng)信道化接收模塊，包含多信道合并以及自適應(yīng)信道化接收，具體包括如下步驟：

步驟4.1：保留寬帶信號(hào)所在的信道信息，將其他信道置0，輸入到多相濾波器的對(duì)偶結(jié)構(gòu)進(jìn)行信道合并，得到寬帶信號(hào)；

步驟4.2：自適應(yīng)信道化接收，具體根據(jù)步驟2.2的頻譜感知結(jié)果，構(gòu)建自適應(yīng)動(dòng)態(tài)信道化接收結(jié)構(gòu)進(jìn)行信號(hào)頻域細(xì)分，具體包含如下子步驟：

步驟4.2.1：計(jì)算二級(jí)信道化信道個(gè)數(shù)N，根據(jù)信道個(gè)數(shù)構(gòu)造偶型多相濾波器組與奇型多相濾波器組，即先對(duì)一級(jí)信道化后的信道進(jìn)行N/2倍抽取，然后通過濾波器組進(jìn)行濾波，最后經(jīng)過N點(diǎn)IFFT輸出N個(gè)子信道數(shù)據(jù)；

步驟4.2.2：匹配信道，根據(jù)步驟2.3提取的窄帶信號(hào)的載頻與帶寬，將窄帶信號(hào)輸入到步驟4.2.1構(gòu)造的兩套多相濾波器組中，比較兩套多相濾波器組的跨道數(shù)目，選擇跨道數(shù)較少的那一套作為二級(jí)信道化接收結(jié)構(gòu)；

步驟5：二級(jí)信道檢測(cè)階段，即構(gòu)建二級(jí)信道檢測(cè)模塊，具體為：利用頻譜差分熵檢測(cè)進(jìn)行二級(jí)信道檢測(cè)，輸出有效信號(hào)所在的信道。