[發(fā)明專利]一種基于時頻矩陣的時頻圖去噪方法

有效

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• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113541729B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設計）人: 林玉婷;黃文才;史治平
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04B1/715
• 分類號: H04B1/715
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發(fā)明屬于時頻圖去噪技術領域，具體涉及一種基于時頻矩陣的時頻圖去噪方法。本發(fā)明是將整個時頻矩陣按照從小到大做升序排列，取前20％的數據的均值，且取整個時頻矩陣的最大值，輔以全局最大值和最小值的均值做修正，最后將三者進行1:2:1的比例進行加權平均，得到一種動態(tài)門限的計算方法。本發(fā)明將全局最大值和時頻矩陣前20％的均值以及修正均值三者的加權平均作為時頻圖去噪的截取門限，在較低的信噪比下，本方法的去噪門限的信號點檢測率比能量門限去噪和直方圖去噪更高。并且，綜合來說，本方法提出的改進去噪門限性能比較穩(wěn)定。

技術領域

本發(fā)明屬于時頻圖去噪技術領域，具體涉及一種基于時頻矩陣的時頻圖去噪方法。

背景技術

現代通信環(huán)境隨著技術的發(fā)展變得越來越惡劣，其中噪聲疊加在單個或多個跳頻信號中，使得對跳頻信號的提取、分選和參數估計造成了一定的困難。為了使后續(xù)對跳頻信號做參數估計等處理的效果更好，需要在復雜的環(huán)境中提取出更加純凈的跳頻信號，即需要去除噪聲，而且不對有用的跳頻信號產生干擾和能量損失。在時頻分析的背景下，首先需要對得到的時頻圖設立截斷門限值去噪，使得去噪后的時頻圖更加清晰，從而便于跳頻信號的分析。截斷門限值的選擇至關重要。通常情況下，大多數研究人員都采用固定的截斷值門限，目前也有能量門限去噪和直方圖去噪兩種常用的動態(tài)門限方法對時頻圖進行截取。

相比預先設定的固定門限，能量門限去噪算法和直方圖去噪算法的門限值都是隨著信噪比的變化而變化的自適應截斷門限，兩種算法的性能都較好，但復雜度較高，且能量門限去噪算法中的轉折點在離散信號處理中不太容易精確定位，直方圖去噪算法中噪聲與信號能量分布的區(qū)分點也同樣不太容易精確定位，所以這兩種動態(tài)門限在理論和工程實踐中均具有一定的局限性。

發(fā)明內容

針對上述問題，本發(fā)明提出一種基于時頻矩陣的時頻圖去噪動態(tài)門限計算的方法，目的在于使時頻圖具有更穩(wěn)定的聚集性，為后續(xù)時頻圖中跳頻信號的分析提供效果更好的去噪預處理。

本發(fā)明的技術方案為：

由于噪聲在時頻矩陣中的分布比較均勻且分散，而跳頻信號因為其頻率集的固定性和時間的連續(xù)性，所以在整個時頻矩陣中跳頻信號的分布是呈現一種稀疏的方式并且能量比較集中。針對上述特性，本方案將整個時頻矩陣中的元素值按照其絕對值大小從小到大做升序排列，截斷門限值中的變量包括：(1)時頻矩陣元素值排列之后前20％元素值的均值μ_20％；(2)整個時頻矩陣的最大值STFT_max；(3)全局最大值和最小值的均值D。將上述三個變量進行1:2:1的比例進行加權平均，得到本方案提出的截斷門限計算值，定義式為：

設通過短時傅里葉變換(STFT)得到的時頻矩陣大小為M×N，即M行N列，則時頻矩陣中總元素個數為MN，將整個時頻矩陣中的元素值按照其絕對值大小從小到大做升序排列，記排序后的值為：

STFT＝{STFT(1),STFT(2),STFT(3),...,STFT(MN)}

則有：

STFT_max＝STFT(MN)

STFT_min＝STFT(1)

全局最大值和最小值的均值D為：

記時頻矩陣元素總個數N的20％下取整為L，即：

則時頻矩陣元素值排列之后前20％元素值的均值μ_20％為：

本發(fā)明的時頻圖去噪動態(tài)門限計算的方法包括以下步驟：