[發明專利]一種基于延時自相關的LFM信號和HFM信號區分方法

有效

• 申請號: 202210774014.3
• 申請日: 2022-07-01
• 公開（公告）號: CN115022145B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 林哲;楊劭堅;章旻昊;魏艷
• 申請（專利權）人: 舟山美通信息技術有限責任公司
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L25/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 賈玉霞

本發明公開一種基于延時自相關的LFM信號和HFM信號區分方法，該方法首先通過雙滑動窗頻域能量檢測的方式檢測一段時長的信號，從中截取突發信號，觀察突發信號的時頻圖，若該時頻圖呈現為一條直線，則判定該信號為LFM信號或者是HFM信號；然后對突發信號進行延時自相關，得到突發信號的瞬時自相關函數；對突發信號的瞬時自相關函數進行快速傅里葉變換，得到瞬時自相關函數的頻譜；最后對瞬時自相關函數的頻譜進行帶寬檢測，如果瞬時自相關函數是寬帶信號，判定原始信號為HFM信號，否則為LFM信號。本發明的方法能夠對LFM信號和HFM信號進行有效區分。

技術領域

本發明屬于水聲通信領域，具體涉及一種基于延時自相關的LFM信號和HFM信號區分方法。

背景技術

LFM信號廣泛應用于雷達、通信、聲吶和醫學等領域，其檢測和參數估計理論與技術一直是研究的重點。在水聲通信中LFM信號因其具有良好的自相關特性和抗多普勒能力常常被用作于同步信號用于時間同步，同時HFM信號也具有類似的性質，因此水聲通信中常常用這兩種信號作為同步信號。在非協作水聲通信中由于通信幀除了數據調制信號還往往帶有同步信號，通過對同步信號的參數估計可以對其后續的數據調制信號的帶寬進行粗估計，同時能夠對信號所經歷的水聲信道進行粗估計。

但是在對同步信號進行參數估計前必須要判斷該信號是LFM信號還是HFM信號，否則所估計的參數將是無效的。傳統的方法使用特定變換方法處理接收到的信號使其在某個領域出現峰值從而對LFM信號進行檢測，但是HFM信號經過這些處理也會出現峰值，因此這些方法無法對這兩者進行區分。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明公開一種基于延時自相關的LFM信號和HFM信號區分方法，該方法適用于水聲多徑信道，具體技術方案如下：

一種基于延時自相關的LFM信號和HFM信號區分方法，該方法包括如下步驟：

S1：通過雙滑動窗頻域能量檢測的方式檢測一段時長的信號，從中截取突發信號，觀察突發信號的時頻圖，若該時頻圖呈現為一條線，則判定該信號為LFM信號或者是HFM信號；

S2：對突發信號進行延時自相關，得到突發信號的瞬時自相關函數；對突發信號的瞬時自相關函數進行快速傅里葉變換，得到瞬時自相關函數的頻譜；

S3：對瞬時自相關函數的頻譜進行帶寬檢測，如果瞬時自相關函數是寬帶信號，判定原始信號為HFM信號，否則為LFM信號。

進一步地，所述步驟S1具體為：

(1)設立首尾相連的兩個長度為N的窗進行滑動對信號進行檢測，其中窗1內的信號為w1(t)，窗2內的信號為w2(t)，信號流動方向是從窗2流向窗1；

(2)用快速傅里葉變換計算兩個窗內信號的頻域最大能量值Pi＝max(FFT(wi(t)))，其中i＝1,2；當能量商G＝P2/P1大于設定閾值Th1時，檢測到信號存在，得到信號的起始時間t1；

(3)當檢測到信號存在時，固定窗1位置，窗1不再隨著窗2一起滑動，重復步驟(2)，當檢測到能量商小于設定閾值Th1時，得到信號結束的結束時間t2；

(4)從t1時刻窗1的起始點到t2時刻窗2的結束點進行截取，得到截取后長度為T的突發信號r(t)；

(5)觀察突發信號時頻圖，如果該信號的時頻圖呈現一條線，則進入后續識別過程，否則繼續進行信號檢測。

進一步地，所述步驟S2具體為：

(1)對截取后的信號r(t)延時τ₀，得到r(t-τ₀)，將其與原始信號進行點對點相乘得到長度為T-τ₀的瞬時自相關函數R(t,τ₀)；