跳頻信號(hào)識(shí)別方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種跳頻信號(hào)識(shí)別方法，用于在復(fù)雜航天器檢測現(xiàn)場，利用平滑偽維格納分布，從雜亂的電磁環(huán)境頻譜中識(shí)別出航天器測控通信中的跳頻信號(hào)，包括以下步驟：步驟一，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行劃分獲得滑動(dòng)重疊窗口，從而獲得平滑偽維格納分布；步驟二，基于平滑偽維格納分布獲得跳頻脊線，并對(duì)跳頻脊線進(jìn)行求商差運(yùn)算，從而得到突變脈沖；步驟三，根據(jù)突變脈沖，計(jì)算每個(gè)突變脈沖之間的距離，從而獲得對(duì)跳頻周期的估計(jì)；以及步驟四，對(duì)跳頻周期的估計(jì)進(jìn)行參數(shù)閾值迭代，從而識(shí)別出跳頻信號(hào)與定頻信號(hào)。因此，本發(fā)明可以在低信噪比下實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱的跳頻信號(hào)進(jìn)行特征識(shí)別，在-9dB以上可以達(dá)到很高的識(shí)別率。
【專利說明】
跳頻信號(hào)識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于航天器測控?zé)o線通信信號(hào)檢測領(lǐng)域，涉及一種調(diào)頻信號(hào)識(shí)別方法，適 用于在復(fù)雜航天器檢測現(xiàn)場從雜亂的電磁環(huán)境頻譜中識(shí)別出航天器測控通信中的跳頻信 號(hào)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前通信信號(hào)調(diào)制識(shí)別的方法主要分為判決理論法和統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別法。判決理 論法基于概率論和假設(shè)檢驗(yàn)中的貝葉斯理論，需要較多的已知參數(shù)和較大計(jì)算量。統(tǒng)計(jì) 模式識(shí)別法則利用信號(hào)的各階統(tǒng)計(jì)相關(guān)矩變量作為識(shí)別不同調(diào)制模式的特征。近年來研 究人員對(duì)于單載波數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)調(diào)制模式的識(shí)別做了大量工作，將小波變換、短時(shí) 傅里葉變換、高階累積量等信號(hào)分析手段用在調(diào)制識(shí)別中，可以做到對(duì)二進(jìn)制移相鍵控 (Binary Phase Shift Keying，以下簡稱為BPSK)、四相相移鍵控（Quadrature Phase Shift Keying，以下簡稱為QPSK)、正交振幅調(diào)制（Quadrature Amplitude Modulation，以下簡稱 為QAM)和模擬信號(hào)等的識(shí)別。但對(duì)于跳頻信號(hào)的檢測與識(shí)別則研究較少。
[0003] 跳頻信號(hào)是一種典型的非平穩(wěn)信號(hào)，一般必須借助于時(shí)頻分析手段才能有效地獲 取這些參數(shù)。時(shí)頻分析（Time-Frequency analysis，以下簡稱為TMA)，尤其維格納分布 (Wigner-Ville Distribution，以下簡稱為WVD)是一種用于分析非平穩(wěn)信號(hào)強(qiáng)有力的工 具。但是，對(duì)于多分量信號(hào)或頻率隨時(shí)間非線性變化的單分量信號(hào)（例如，跳頻信號(hào)），WVD 存在著嚴(yán)重的交叉項(xiàng)干擾。通過仿真發(fā)現(xiàn)，直接用WVD值去估計(jì)得不到正確的結(jié)果。而通 過在時(shí)域和頻域兩次平滑得到的平滑偽WVD(Smoothed Pseudo WVD，以下簡稱為SPWVD)，可 以有效地抑制交叉干擾項(xiàng)。
[0004] 因此，急需一種方案，能夠用SPWVD代替WVD和偽WVD(Pseudo WVD，以下簡稱為 PWVD)來估計(jì)跳頻信號(hào)的載波頻率，在跳頻調(diào)制機(jī)理的基礎(chǔ)上，基于SPWVD檢測與識(shí)別跳頻 信號(hào)，可有效區(qū)分跳頻和定頻信號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種方案，首先分析SPWVD在跳 頻信號(hào)檢測中所起到的可抑制交叉項(xiàng)干擾的作用，然后基于跳頻脊線求差商、參數(shù)閾值迭 代等，將SPWVD應(yīng)用于跳頻信號(hào)的參數(shù)估計(jì)和信號(hào)識(shí)別，最后對(duì)算法進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，對(duì) 改進(jìn)前后的算法性能進(jìn)行了比較，驗(yàn)證了算法的可行性和有效性。
[0006] 本發(fā)明提供了一種跳頻信號(hào)識(shí)別方法，用于在復(fù)雜航天器檢測現(xiàn)場，利用平滑偽 維格納分布，從雜亂的電磁環(huán)境頻譜中識(shí)別出航天器測控通信中的跳頻信號(hào)，包括以下步 驟：步驟一，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行劃分獲得滑動(dòng)重疊窗口，從而獲得平滑偽維格納分布；步驟 二，基于平滑偽維格納分布獲得跳頻脊線，并對(duì)跳頻脊線進(jìn)行求商差運(yùn)算，從而得到突變脈 沖；步驟三，根據(jù)突變脈沖，計(jì)算每個(gè)突變脈沖之間的距離，從而獲得對(duì)跳頻周期的估計(jì)； 以及步驟四，對(duì)跳頻周期的估計(jì)進(jìn)行參數(shù)閾值迭代，從而識(shí)別出跳頻信號(hào)與定頻信號(hào)。
[0007] 平滑偽維格納分布用于表示輸入信號(hào)在時(shí)頻域的能量分布密度，對(duì)于跳頻信號(hào)， 在每個(gè)完整的跳頻周期內(nèi)，平滑偽維格納分布值都是中間大兩邊小，并且在頻率跳變時(shí)刻 出現(xiàn)最小值。
[0008] 具體地，在步驟一中執(zhí)行：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行劃分獲得滑動(dòng)重疊窗口；以及對(duì)滑動(dòng) 重疊窗口進(jìn)行平滑偽維格納分布變換，并重新排列以獲得時(shí)頻分布矩陣。
[0009] 在步驟二中執(zhí)行：對(duì)時(shí)頻分布矩陣求取每個(gè)時(shí)刻在頻率軸的最大值，以獲得最大 值序列，從而得到跳頻脊線；以及對(duì)跳頻脊線進(jìn)行求差商運(yùn)算，得到所有跳頻時(shí)刻以形成突 變脈沖，從而得到頻率跳變時(shí)刻。
[0010] 在步驟三中執(zhí)行：根據(jù)突變脈沖，計(jì)算跳頻時(shí)刻之間的平均距離，從而獲得對(duì)跳頻 周期的估計(jì)。
[0011] 步驟四包括：采用參數(shù)閾值迭代的方式，選擇跳頻周期的估計(jì)的門限；計(jì)算跳頻 周期的估計(jì)序列的方差值；以及將方差值與預(yù)定的方差門限值進(jìn)行比較，從而識(shí)別出跳頻 信號(hào)。
[0012] 優(yōu)選地，在步驟四中，門限至少包括：上門限和下門限。
[0013] 相應(yīng)地，在步驟四中執(zhí)行：采用參數(shù)閾值迭代的方式，選擇跳頻周期的估計(jì)的上門 限和下門限；計(jì)算跳頻周期的估計(jì)序列的方差值；將方差值與方差門限值進(jìn)行比較；以及 當(dāng)方差值小于方差門限值時(shí)，判定為跳頻信號(hào)，而當(dāng)方差值大于方差門限值時(shí)，判定為定頻 信號(hào)。
[0014] 因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0015] (1)現(xiàn)有技術(shù)是針對(duì)高信噪比下的跳頻信號(hào)進(jìn)行檢測與識(shí)別，本發(fā)明提出低信噪 比下微弱信號(hào)的特征識(shí)別方案；
[0016] (2)現(xiàn)有技術(shù)中的信號(hào)調(diào)制模式識(shí)別方法大多是基于信號(hào)的統(tǒng)計(jì)量和高階累積 量，不同調(diào)制模式信號(hào)的某種累積量值會(huì)有所差別，并且現(xiàn)有文獻(xiàn)中對(duì)模擬和數(shù)字的多種 調(diào)制模式信號(hào)的識(shí)別進(jìn)行了仿真，在信噪比高于10dB時(shí)可以獲得較好的識(shí)別效果，而本發(fā) 明針對(duì)跳頻信號(hào)的特點(diǎn)，可以在低信噪比下實(shí)現(xiàn)對(duì)跳頻信號(hào)的識(shí)別，在_9dB以上可以達(dá)到 很高的識(shí)別率。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】所涉及的信噪比為_5dB下的極大值序列的示意圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】所涉及的極大值法的跳頻周期方差的示意圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】所涉及的跳頻基線的示意圖；
[0020] 圖4是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】所涉及的跳頻時(shí)刻估計(jì)的示意圖；
[0021] 圖5是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】所涉及的為周期估計(jì)的比較結(jié)果的示意圖；
[0022] 圖6示出了本發(fā)明【具體實(shí)施方式】所涉及的極大值法的周期估計(jì)方差；
[0023] 圖7示出了本發(fā)明【具體實(shí)施方式】所涉及的差商法的周期估計(jì)方差；
[0024] 圖8示出了本發(fā)明【具體實(shí)施方式】所涉及的差商法的跳頻信號(hào)的識(shí)別率；
[0025] 圖9示出了本發(fā)明【具體實(shí)施方式】所涉及的極大值法的跳頻信號(hào)的識(shí)別率；以及
[0026] 圖10為本發(fā)明的跳頻信號(hào)識(shí)別過程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 應(yīng)了解，本發(fā)明復(fù)雜航天器檢測現(xiàn)場跳頻信號(hào)的識(shí)別方法通過對(duì)跳頻系統(tǒng)和現(xiàn)有 參數(shù)估計(jì)算法的分析，提出利用SPWVD進(jìn)行跳頻（Frequency Hopping，以下簡稱為FH)信 號(hào)參數(shù)估計(jì)和識(shí)別，可以有效地區(qū)分跳頻和定頻信號(hào)。在實(shí)施中，利用重疊滑動(dòng)窗口、跳頻 脊線求差商、參數(shù)閾值迭代等方法，有效地提高了在低信噪比下跳頻信號(hào)參數(shù)估計(jì)和識(shí)別 的性能。在Matlab平臺(tái)下，對(duì)信號(hào)的檢測和估計(jì)性能進(jìn)行了分析，結(jié)果表明信噪比高 于-9dB時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)有效的參數(shù)估計(jì)和識(shí)別效果，能夠很好地區(qū)分跳頻和定頻信號(hào)，算法 性能明顯優(yōu)于現(xiàn)有傳統(tǒng)算法。
[0028] 因此，本發(fā)明在SPWVD譜的基礎(chǔ)上，利用重疊滑動(dòng)窗口、跳頻脊線求差商、參數(shù)閾 值迭代等方法，對(duì)跳頻信號(hào)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)和識(shí)別，可以有效地區(qū)分跳頻和定頻信號(hào)。另外， 對(duì)SPWVD進(jìn)行差商運(yùn)算，獲取跳變脈沖，并結(jié)合滑動(dòng)窗口和迭代閾值，用于跳頻周期的估 計(jì)。
[0029] 具體地，利用SPWVD進(jìn)行跳頻信號(hào)參數(shù)估計(jì)和調(diào)制模式識(shí)別，通過重疊窗口、跳頻 基線求導(dǎo)、參數(shù)閾值迭代等方法的使用，估計(jì)跳頻信號(hào)參數(shù)。同時(shí)根據(jù)跳頻信號(hào)的特點(diǎn)，提 出利用頻率波動(dòng)周期的穩(wěn)定性分離對(duì)跳頻和非跳頻信號(hào)。下面結(jié)合附圖1-10及具體實(shí)施 方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，以便進(jìn)一步理解本方案的原理、步驟、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。
[0030] 跳頻信號(hào)的表示
[0031] 跳頻是頻率隨時(shí)間跳變的一種通信方式，它具有一組由跳頻圖案控制的偽隨機(jī)的 載頻，所有可能的載波頻率的集合成為跳頻集。不同的時(shí)間，信號(hào)的傳輸處于不同信道上， 所有信道涵蓋的帶寬稱為跳頻帶寬。跳頻信號(hào)一般使用偽隨機(jī)產(chǎn)生的移頻序列對(duì)一連串脈 沖進(jìn)行非線性調(diào)制產(chǎn)生，如以下公式（1)所示。
[0032]
[0033]
公式（1)
[0034] 其中，p(t)為具有時(shí)寬Tb的基脈沖波形，{fj為偽隨機(jī)產(chǎn)生的移頻序列，{Φ η}為 頻率跳變發(fā)生時(shí)的偽隨機(jī)相位序列。
[0035] 平滑偽 Wigner-Vill 分布
[0036] 經(jīng)過時(shí)域和頻域加窗處理后的WVD稱為SPWVD，具體如以下公式（2)所示。
[0037]
公式（2)
[0038] 其中，h(t)和g(t)是奇數(shù)長度的窗函數(shù)，滿足h(0) = 1和g(0) = 1。要實(shí)現(xiàn)平 滑偽WVD算法仿真必須將連續(xù)的WVD離散化。離散偽WVD的定義如以下的公式（3)所示
[0039]
公式（3)
[0040] 在公式（3)中，h(m)是長度為Μ的正實(shí)窗函數(shù)，采樣頻率為fs的情況下，t，f和τ 離散為n，k，和m(具體如以下公式（4)所示）。
[0041 ]
[0042] 由式（3)可見，離散偽Wigner分布可以用離散傅里葉變換（Discrete FourierTest，以下簡稱為DFT)來計(jì)算。將DFT作用于11點(diǎn)函數(shù)c(n，m)，函數(shù)c(n，m)的定 義如以下的公式（5)所示。
[0043]公式 (5)
[0044] 利用解析信號(hào)和原信號(hào)的在頻域關(guān)系，z(n)的構(gòu)造可以由離散信號(hào)s(n)的DFT求 得。具體的步驟為先對(duì)s (η)做N點(diǎn)的DFT得到S (k)，由S (k)構(gòu)造 Z (k)，當(dāng)k = 0時(shí)，Z (k) = X(k)，k=l，2,.....N/2-1 時(shí)，Z(k) = 2X(k)，其他情況下，Z(k) = 0。最后對(duì) Z(k)做 離散傅里葉反變換，ζ (η) = IDFT [Z (k)]。
[0045] 基于SPWVD的跳頻信號(hào)參數(shù)估計(jì)方法
[0046] 跳頻信號(hào)是一種頻率隨時(shí)間非線性變化的非平穩(wěn)信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行分析不能采用傳 統(tǒng)的傅里葉變換的方式。小波變換和短時(shí)傅里葉變換雖然也可以提供信號(hào)頻譜的時(shí)變特 征，但它們根本上還是對(duì)信號(hào)的線性分解。時(shí)頻分析的方法對(duì)處理非平穩(wěn)時(shí)變信號(hào)能夠提 供更好的能量聚集性和時(shí)頻分辨率。以上分析的SPWVD就是分析非平穩(wěn)信號(hào)的一種強(qiáng)有力 的工具。它可以在沒有任何先驗(yàn)知識(shí)的情況下對(duì)信號(hào)能量的時(shí)間和頻率聚集性進(jìn)行有效的 分析。
[0047] SPWVD分布可以描繪信號(hào)在時(shí)頻域的能量分布密度，而且對(duì)于跳頻信號(hào)在每個(gè)完 整的跳頻周期內(nèi)，信號(hào)的SPWVD值都是中間大兩邊小，在頻率跳變時(shí)刻出現(xiàn)最小值。通常的 方法利用這一特性求取頻率跳變時(shí)刻從而獲得跳頻周期的估計(jì)。
[0048] 利用跳頻信號(hào)SPWVD分布在頻率跳變出現(xiàn)最小值的特性可以估計(jì)跳頻信號(hào)的跳 頻周期，但在信噪比較低的情況下這種方法的估計(jì)效果并不理想。由于干擾噪聲的存在，信 號(hào)SPWVD分布最大值序列的極小值并不是只在頻率跳變時(shí)刻出現(xiàn)。如圖1所示，當(dāng)信噪比 為_5dB時(shí)的最大值序列，使得估計(jì)效果變差。如圖2所示，示出了信躁比從-10dB至10dB 變化時(shí)采用極大值法獲得跳頻周期估計(jì)值f的方差。
[0049] 為了在信躁比較低的情況下仍能獲得較好的估計(jì)效果，本發(fā)明提出的新的跳頻周 期估計(jì)方法，仍然利用了跳頻信號(hào)的SPWVD分布，沿頻率軸計(jì)算每個(gè)時(shí)刻的幅度最大值，記 錄出現(xiàn)最大值的頻率點(diǎn)位置，由此得到跳頻脊線。對(duì)跳頻脊線做求差商運(yùn)算，則會(huì)在所有跳 頻時(shí)刻形成突變脈沖。
[0050] 根據(jù)以上的突變脈沖，計(jì)算每個(gè)突變脈沖之間的距離，即獲得對(duì)跳頻周期的估計(jì)。 由于只有在頻率跳變點(diǎn)才會(huì)出現(xiàn)較大幅度的突變脈沖，所以在信噪比較低的情況下仍可以 獲得較好的估計(jì)效果。在周期估計(jì)算法中，采用基于迭代的自適應(yīng)門限法，有效排除無效的 周期估計(jì)值。重疊滑動(dòng)窗口、跳頻脊線求差商、參數(shù)閾值迭代等方法
[0051] 假設(shè)
b-系列周期的估計(jì)值，為了去除無效的周期估計(jì)，以 增加周期估計(jì)的準(zhǔn)確度，現(xiàn)按如下的公式（6)選擇估計(jì)值的門限：
[0052]
[0053] 對(duì);^中大于Tmax和小于Tmin的估計(jì)值進(jìn)行舍棄。
[0054] 實(shí)現(xiàn)流稈
[0055] 跳頻信號(hào)的載波頻率隨時(shí)間周期性的偽隨機(jī)跳變，對(duì)跳頻信號(hào)進(jìn)行周期估計(jì)可以 獲得較為穩(wěn)定的估計(jì)值，但對(duì)于定頻信號(hào)，由于沒有固定的頻率跳變周期，因此噪聲和調(diào)制 信號(hào)的幅值最大頻率會(huì)在信號(hào)帶寬范圍內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)波動(dòng)，故而頻率變化周期值會(huì)是波動(dòng)較 大的不穩(wěn)定序列。由此可以將頻率變化周期的估計(jì)值的穩(wěn)定性作為跳頻信號(hào)識(shí)別的特征。 如圖10所示，本發(fā)明的調(diào)頻信號(hào)識(shí)別方法的具體步驟如下：
[0056] ①對(duì)信號(hào)x(t)劃分滑動(dòng)重疊窗口，Xl(t)，i = 1，2，·*·，Μ;
[0057] ②對(duì)各個(gè)Xl (t)做SPWVD變換，并重新排列獲得其時(shí)頻分布矩陣s (f，t)。
[0058] ③對(duì)s(f，t)求取每個(gè)時(shí)刻在頻率軸的最大值，獲得最大值序列m(t)，得到跳頻脊 線；
[0059] ④對(duì)跳頻脊線做差商運(yùn)算，得到所有跳頻時(shí)刻形成突變脈沖，并由此進(jìn)一步得到 頻率跳變時(shí)刻；
[0060] ⑤求跳變時(shí)刻之間的平均距離，即為跳頻周期f的估計(jì)；
[0061] ⑥參數(shù)閾值迭代，選擇估計(jì)值的門限
(7)，其中，對(duì);中大于Tmax和小于Tmin的估計(jì)值進(jìn)行舍棄；
[0062] ⑦計(jì)算周期估計(jì)序列的方差值σ 1 ;以及
[0063] ⑧將〇 1與門限值σ _ΤΗ，若σ 1 < σ _ΤΗ，則判定為跳頻信號(hào)，若σ 1 > σ _ΤΗ，則 判定為定頻信號(hào)，然后流程結(jié)束。
[0064] 根據(jù)流程①~③，對(duì)信號(hào)X (t)劃分滑動(dòng)重疊窗口，并做SPWVD變換，然后重新排列 獲得其時(shí)頻分布矩陣。接下來，根據(jù)頻率軸的最大值，獲得最大值序列m(t)，由此得到跳頻 脊線（如圖3所示）。對(duì)跳頻脊線做差商運(yùn)算，則會(huì)在所有跳頻時(shí)刻形成突變脈沖（如圖4 所示）。
[0065] 根據(jù)上文的實(shí)現(xiàn)流程④~⑥，可以估計(jì)跳頻周期。圖5為信躁比從-10dB到10dB 變化時(shí)兩種方法獲得的跳頻周期估計(jì)曲線。
[0066] 可以看出，脊線差商法在信躁比低于_5dB時(shí)仍可以獲得較為穩(wěn)定的周期估計(jì)，但 極大值法只有信躁比在OdB以上時(shí)才能獲得穩(wěn)定的周期估計(jì)。
[0067] 在仿真試驗(yàn)中，跳頻信號(hào)的跳頻集為1kHz到10kHz等間隔分布的10個(gè)載波頻率， 跳頻圖案由偽隨機(jī)碼控制，包含5個(gè)跳頻周期。采樣頻率f s設(shè)為2MHz，跳頻頻率f h設(shè)為 100Hz，即跳頻周期為0. 01s，仿真時(shí)間T為0. 25s。
[0068] 根據(jù)上文的實(shí)現(xiàn)流程⑦，可以估計(jì)跳頻信號(hào)估計(jì)周期的方差。圖6為用極大值法 求得的定頻和跳頻信號(hào)估計(jì)周期方差，圖7為差商法求得的定頻和跳頻信號(hào)估計(jì)周期方 差。
[0069] 根據(jù)上文的實(shí)現(xiàn)流程⑧，還可以根據(jù)估計(jì)周期方差可以將跳頻信號(hào)和定頻信號(hào)分 離。如圖6所示，對(duì)于極大值法，信噪比在OdB以下時(shí)定頻和跳頻信號(hào)難以分開，而在圖7 中，利用差商法在信噪比大于_15dB時(shí)均可將定頻和跳頻信號(hào)分開。
[0070] 另外，圖8為利用差商法的情況下彳目噪比從_10dB到_5dB變化時(shí)跳頻彳目號(hào)和定頻 信號(hào)的識(shí)別率的變化曲線。如圖8所示，在信噪比高于-9dB時(shí)，可以對(duì)信號(hào)獲得較高的識(shí) 別率。圖9為應(yīng)用極大值法求得的跳頻信號(hào)和定頻信號(hào)識(shí)別率情況。如圖9所示，在信噪 比5dB以下時(shí)無法獲得較好的識(shí)別率。
[0071] 可見，本發(fā)明有效提高在低信噪比下跳頻信號(hào)參數(shù)估計(jì)的性能，在_6dB信噪比 下，可以對(duì)跳頻周期進(jìn)行準(zhǔn)確的估計(jì)。在_9dB以上可以對(duì)跳頻和非跳頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的分 離。在空間電子對(duì)抗和民用電磁環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，尤其是對(duì)復(fù)雜航天器干擾定位技術(shù)的發(fā)展 和應(yīng)用，將產(chǎn)生較重要的推動(dòng)作用，并可帶來較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
[0072] 綜上所述，本發(fā)明可以在低信噪比下實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱的跳頻信號(hào)進(jìn)行特征識(shí)別， 在-9dB以上可以達(dá)到很高的識(shí)別率。
[0073] 本發(fā)明中未說明部分屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種跳頻信號(hào)識(shí)別方法，用于在復(fù)雜航天器檢測現(xiàn)場，利用平滑偽維格納分布，從雜 亂的電磁環(huán)境頻譜中識(shí)別出航天器測控通信中的跳頻信號(hào)，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行劃分獲得滑動(dòng)重疊窗口，從而獲得平滑偽維格納分布； 步驟二，基于所述平滑偽維格納分布獲得跳頻脊線，并對(duì)所述跳頻脊線進(jìn)行求商差運(yùn) 算，從而得到突變脈沖； 步驟三，根據(jù)所述突變脈沖，計(jì)算每個(gè)突變脈沖之間的距離，從而獲得對(duì)跳頻周期的估 計(jì)；以及 步驟四，對(duì)所述跳頻周期的估計(jì)進(jìn)行參數(shù)閾值迭代，從而識(shí)別出跳頻信號(hào)與定頻信號(hào)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的跳頻信號(hào)識(shí)別方法，其特征在于，所述平滑偽維格納分布用 于表示所述輸入信號(hào)在時(shí)頻域的能量分布密度， 對(duì)于所述跳頻信號(hào)，在每個(gè)完整的跳頻周期內(nèi)，平滑偽維格納分布值都是中間大兩邊 小，并且在頻率跳變時(shí)刻出現(xiàn)最小值。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的跳頻信號(hào)識(shí)別方法，其特征在于，在所述步驟一中執(zhí)行： 對(duì)所述輸入信號(hào)進(jìn)行劃分獲得所述滑動(dòng)重疊窗口；以及 對(duì)所述滑動(dòng)重疊窗口進(jìn)行平滑偽維格納分布變換，并重新排列以獲得時(shí)頻分布矩陣。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的跳頻信號(hào)識(shí)別方法，其特征在于，在所述步驟二中執(zhí)行： 對(duì)所述時(shí)頻分布矩陣求取每個(gè)時(shí)刻在頻率軸的最大值，以獲得最大值序列，從而得到 所述跳頻脊線；以及 對(duì)所述跳頻脊線進(jìn)行求差商運(yùn)算，得到所有跳頻時(shí)刻以形成突變脈沖，從而得到頻率 跳變時(shí)刻。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的跳頻信號(hào)識(shí)別方法，其特征在于，在所述步驟三中執(zhí)行： 根據(jù)所述突變脈沖，計(jì)算所述跳頻時(shí)刻之間的平均距離，從而獲得對(duì)所述跳頻周期的 估計(jì)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的跳頻信號(hào)識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟四包括： 采用所述參數(shù)閾值迭代的方式，選擇所述跳頻周期的估計(jì)的門限； 計(jì)算所述跳頻周期的估計(jì)序列的方差值；以及 將所述方差值與預(yù)定的方差門限值進(jìn)行比較，從而識(shí)別出所述跳頻信號(hào)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的跳頻信號(hào)識(shí)別方法，其特征在于，在所述步驟四中，所述門限 至少包括：上門限和下門限。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的跳頻信號(hào)識(shí)別方法，其特征在于，在所述步驟四中執(zhí)行： 采用所述參數(shù)閾值迭代的方式，選擇所述跳頻周期的估計(jì)的上門限和下門限； 計(jì)算所述跳頻周期的估計(jì)序列的方差值； 將所述方差值與所述方差門限值進(jìn)行比較；以及 當(dāng)所述方差值小于所述方差門限值時(shí)，判定為所述跳頻信號(hào)，而當(dāng)所述方差值大于所 述方差門限值時(shí)，判定為所述定頻信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H04L27/00GK105991492SQ201510069012
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月10日
【發(fā)明人】陽彪, 張華 , 徐軍, 張洪欣, 修志杰
【申請(qǐng)人】北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部