專利名稱：未知頻率持續模擬信號和猝發數字信號同時捕獲方法
技術領域：
本發明屬于頻譜分析和信號處理技術領域，特別涉及一種未知頻率持續模擬信號和猝發數字信號同時捕獲方法。
背景技術：
常見的應用無線電信號主要有兩類形式，一種是持續時間較長的模擬信號，另一種是持續時間較短、具有猝發特性的數字信號。為了實現對無線電信號的監管和控制，需要在紛繁復雜的無線電信號環境中鑒別出未知頻率的持續模擬信號和猝發數字信號。現有的能量檢測方法在信號調制方式、頻率等未知的情況下，利用能量檢測器將未知形式的確定信號與噪聲區分開來，現有的調制方式識別方法則先對信號進行預處理，然后抽取特征量，根據預設門限進行調制方式識別，它們均缺少對具體頻譜信號的特征提取和分析，且對不同類型的信號采用統一的檢測方法，信號捕獲的準確率不高，效率低。
發明內容
針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提出一種對未知頻率的持續模擬信號和猝發數字信號同時進行捕獲的方法，提高信號捕獲的準確率和信號捕獲效率。為達到以上目的，本發明提出一種對未知頻率的持續模擬信號和猝發數字信號同時進行捕獲的方法，包括如下步驟:步驟S1:啟動新的未知頻率持續模擬信號的判決周期，開始對未知頻譜的持續模擬信號進行偵測捕獲；步驟S2:利用調諧接收機對待檢測環境中的無線電信號頻譜進行持續掃描偵測，對當前環境中所有待檢測頻譜掃描一遍稱為一個頻譜掃描周期，一個頻譜掃描周期結束后，順序執行以下操作；步驟S3:根據預設門限進行判斷，確定出超過門限的疑似持續模擬信號，若存在超過門限的疑似持續模擬信號，則執行步驟S4，若不存在超過門限的疑似持續模擬信號，則執行步驟S5 ;步驟S4:對所有超過門限的疑似持續模擬信號的統計信息進行更新，記錄當前持續模擬信號判決周期中，疑似持續模擬信號出現情況的最新統計信息；步驟S5:判斷當前的持續模擬信號判決周期是否結束，若本次判決周期已經結束，則執行步驟S6，若本次判決周期尚未結束，則執行步驟S8 ；步驟S6:綜合本次持續模擬信號判決周期中所有疑似持續模擬信號的統計信息進行分析，從中確定出持續模擬信號，以實現對未知頻率的持續模擬信號的捕獲；步驟S7:清除所有疑似持續模擬信號的統計信息，執行步驟SI，開啟新一輪的未知頻率持續模擬信號的判決周期；步驟S8:根據預設門限進行判斷，確定出超過門限的疑似猝發數字信號，若存在超過門限的疑似猝發數字信號，則執行步驟S9，若不存在超過門限的疑似猝發數字信號，則執行步驟S2開始新一輪的頻譜掃描周期；步驟S9:根據預設準則，從所有超過門限的疑似猝發數字信號中挑選出一個嫌疑最大的頻率，利用調諧接收機鎖定頻率進行偵測，在一段時間內連續采樣以獲取分析數據；步驟SlO:對定點頻率采樣的數據進行分析，根據預設準則，判斷該采樣數據是否具備預先規定的數字信號特征，若分析結果滿足預先規定的數字信號特征，則執行步驟S11，若分析結果不滿足預先規定的數字信號特征，則執行步驟S12 ;步驟Sll:確定所述嫌疑最大的頻率信號為猝發數字信號，從而實現對未知頻率的猝發數字信號的捕獲，執行步驟S2開始新一輪的頻譜掃描周期；步驟S12:取消該嫌疑最大的頻率信號的疑似猝發數字信號嫌疑，執行步驟S2開始新一輪的頻譜掃描周期。優選地，所述步驟S4中，所述統計信息更新的方法為:1^η=1^η-1+ δ.n, (i=l, 2，…，n=l, 2，…)，其中，i是疑似持續模擬信號標識，η是頻率掃描周期序號，表示本次頻率掃描周期是當前未知頻率持續模擬信號檢測周期中第η次頻率掃描周期，δ 表示標識為i的疑似持續模擬信號在第η次頻率掃描周期中的信號能量值，表示標識為i的疑似持續模擬信號在第η次頻率掃描周期結束后的能量累計值。優選地，所述步驟S5中，所述持續模擬信號判決周期包含10-30個所述頻譜掃描周期。優選地，所述步驟S6中，所述統計信息的分析方法為:從所有記錄的疑似持續模擬信號中挑選出能量均值超過閾值的信號，再根據預設準則從中確定出持續模擬信號。優選地，所述步驟SlO具體包括:步驟SlOl:對所述定點頻率采樣的數據進行分析，根據預設準則，判斷該采樣數據是否具備預先規定的第一類數字信號特征，若分析結果滿足預先規定的第一類數字信號特征，則執行步驟S102，若分析結果不滿足預先規定的第一類數字信號特征，則執行所述步驟S12 ;步驟S102:繼續對所述定點頻率采樣的數據進行分析，根據預設準則，判斷該采樣數據是否具備預先規定的第二類數字信號特征，若分析結果滿足預先規定的第二類數字信號特征，則執行所述步驟S11，若分析結果不滿足預先規定的第二類數字信號特征，則執行所述步驟S12。優選地，所述第一類數字特征是去Σ ιτψ.("Κ.("-1)')在預設門限內，其中s(k)
N n=Q
是復數形式的采樣信號，N是采樣點，*是共軛符號，Im(.)是取復數虛部；所述第二類數字特征是四階累積量Q2 二 M4.-|M0| -1Mll在預設門限內，其中Mpq=E [s (n)(s*(n)) tlJ。本發明的未知頻率持續模擬信號和猝發數字信號同時捕獲方法，通過調諧接收機對待檢測環境的頻譜進行持續掃描，實時獲取頻譜信息，針對不同信號的各自特征，設計相應的捕獲策略，根據對多次頻譜掃描結果的分析實現未知頻率的持續模擬信號的捕獲，同時，對疑似猝發數字信號的頻率進行一定時間的定點連續偵測，對偵測采樣結果進行分析，提取特征，采用第一類和第二類數字信號特征的雙重判決標準挑選猝發數字信號，既能提高信號捕獲的準確率，又能有效縮短信號捕獲時間。
本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1為未知頻率持續模擬信號和猝發數字信號同時捕獲方法的總體流程圖；圖2為未知頻率持續模擬信號和猝發數字信號同時捕獲的時間分配示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。在實際使用中，無線電信號類型復雜多樣，但是常見的應用無線電形式主要分為兩類，一種是持續時間較長的模擬信號，一種是持續時間較短、具有猝發特性的數字信號，針對不同信號的各自特征，可以設計相應的捕獲策略進行信號的偵測和捕獲。本發明針對無線電頻譜環境監測需求，提出了一種未知頻率持續模擬信號和猝發數字信號同時捕獲方法。通過調諧接收機對待檢測環境的頻譜進行持續掃描，可以實時獲取頻譜信息，根據對多次頻譜掃描結果的分析實現未知頻率的持續模擬信號的捕獲。同時對具有猝發數字信號嫌疑的頻率進行一定時間的連續偵聽，對采樣進行分析，提取特征，并根據預設準鑒別出真正的猝發數字信號。圖1為未知頻率持續模擬信號和猝發數字信號同時捕獲方法的總體流程圖。圖2為未知頻率持續模擬信號和猝發數字信號同時捕獲的時間分配示意圖，進一步解釋了本算法流程的步驟順序和時間占用形式。下面結合圖2對圖1進行詳細說明。如圖1所示，針對傳輸的模擬信號具有較長持續時間的特點，以及傳輸的數字信號具有猝發的性質，本發明實施例的信號捕獲方法包括如下步驟:步驟S1:啟動新的未知頻率持續模擬信號的檢測判決周期，開始對未知頻譜的持續模擬信號進行偵測捕獲。步驟S2:利用調諧接收機對待檢測環境中的無線電信號頻譜進行持續掃描偵測，實時獲取頻譜信息，對當前環境中所有待檢測頻譜掃描一遍稱為一個頻譜掃描周期，一個頻譜掃描周期結束后，算法流程按照圖2中①的方向順序執行下去進入分支判斷選擇。步驟S3:根據預設門限進行判斷，確定出超過門限的疑似持續模擬信號，若存在超過門限的疑似持續模擬信號，則順序執行步驟S4 ;若不存在超過門限的疑似持續模擬信號，則跳至步驟S5繼續以下操作。步驟S4:對所有 超過門限的疑似持續模擬信號的統計信息進行更新，包括信號頻率、信號強度等內容，記錄當前持續模擬信號判決周期中，疑似持續模擬信號出現情況的最新統計信息，即I^n=IiiH+ δ i；n, (i=l, 2，…，n=l, 2，…)，其中，i是疑似持續模擬信號標識，η是頻率掃描周期序號，表示本次頻率掃描周期是當前未知頻率持續模擬信號檢測周期中第η次頻率掃描周期，δ 表示標識為i的疑似持續模擬信號在第η次頻率掃描周期中的信號能量值，表示標識為i的疑似持續模擬信號在第η次頻率掃描周期結束后的能量累計值。步驟S5:判斷當前的持續模擬信號判決周期是否結束，一般一個持續模擬信號判決周期包含10-30個頻譜掃描周期。若本次判決周期已經結束，則按照圖2中②的方向順序執行下去對統計結果進行分析；若本次判決周期尚未結束，則跳至步驟S8繼續執行處理。步驟S6:綜合本次持續模擬信號判決周期中所有疑似持續模擬信號的統計信息進行分析，從所有記錄的疑似持續模擬信號中挑選出能量均值超過閾值的信號，再根據預設準則從中確定出持續模擬信號，以實現對未知頻率的持續模擬信號的捕獲。步驟S7:清除所有疑似持續模擬信號的統計信息，返回步驟SI繼續執行操作，開啟新一輪的未知頻率持續模擬信號的判決周期。步驟S8:根據預設門限進行判斷，確定出超過門限的疑似猝發數字信號，若存在超過門限的疑似猝發數字信號，則按照圖2中③的方向順序執行以下操作步驟，若不存在超過門限的疑似猝發數字信號，則返回步驟S2開始新一輪的頻譜掃描周期。步驟S9:根據預設準則，從所有超過門限的疑似猝發數字信號中挑選出一個嫌疑最大的頻率，利用調諧接收機鎖定頻率進行偵測，在一段時間內連續采樣以獲取分析數據，按照圖2中④的方向順序執行以下操作步驟。步驟SlO:對定點頻率采樣的數據進行分析，根據預設準則，判斷該采樣數據是否具備預先規定的數字信號特征，若分析結果滿足預先規定的數字信號特征，則順序執行步驟S11，若分析結果不滿足預先規定的數字信號特征，則跳至步驟S12繼續執行處理。步驟SlO具體包括:步驟SlOl:對定點頻率采樣的數據進行分析，根據預設準則，判斷該采樣數據是否具備預先規定的第一類數字信號特征，若分析結果滿足預先規定的第一類數字信號特征，則按照圖2中⑤的方向順序執行以下操作步驟，若分析結果不滿足預先規定的第一類數字信號特征，則跳至步驟S12繼續執行處理。步驟S102:繼續對定點頻率采樣的數據進行分析，根據預設準則，判斷該采樣數據是否具備預先規定的第二類數字信號特征，若分析結果滿足預先規定的第二類數字信號特征，則順序執行步驟S11，若分析結果不滿足預先規定的第二類數字信號特征，則跳至步驟S12繼續執行處理。其中，第一類數字特征是
權利要求
1.一種未知頻率持續模擬信號和猝發數字信號同時捕獲方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟S1:啟動新的未知頻率持續模擬信號的判決周期，開始對未知頻譜的持續模擬信號進行偵測捕獲； 步驟S2:利用調諧接收機對待檢測環境中的無線電信號頻譜進行持續掃描偵測，對當前環境中所有待檢測頻譜掃描一遍稱為一個頻譜掃描周期，一個頻譜掃描周期結束后，順序執行以下操作； 步驟S3:根據預設門限進行判斷，確定出超過門限的疑似持續模擬信號，若存在超過門限的疑似持續模擬信號，則執行步驟S4，若不存在超過門限的疑似持續模擬信號，則執行步驟S5 ； 步驟S4:對所有超過門限的疑似持續模擬信號的統計信息進行更新，記錄當前持續模擬信號判決周期中，疑似持續模擬信號出現情況的最新統計信息； 步驟S5:判斷當前的持續模擬信號判決周期是否結束，若本次判決周期已經結束，則執行步驟S6，若本次判決周期尚未結束，則執行步驟S8 ； 步驟S6:綜合本次持續模擬信號判決周期中所有疑似持續模擬信號的統計信息進行分析，從中確定出持續模擬信號，以實現對未知頻率的持續模擬信號的捕獲； 步驟S7:清除所有疑似持續模擬信號的統計信息，執行步驟SI，開啟新一輪的未知頻率持續模擬信號的判決周期； 步驟S8:根據預設門限進行判斷，確定出超過門限的疑似猝發數字信號，若存在超過門限的疑似猝發數字信號，則執行步驟S9，若不存在超過門限的疑似猝發數字信號，則執行步驟S2開始新一輪的頻譜掃描周期； 步驟S9:根據預設準則，從所有超過門限的疑似猝發數字信號中挑選出一個嫌疑最大的頻率，利用調諧接收機鎖定頻率進行偵測，在一段時間內連續采樣以獲取分析數據； 步驟SlO:對定點頻率采樣的數據進行分析，根據預設準則，判斷該采樣數據是否具備預先規定的數字信號特征，若分析結果滿足預先規定的數字信號特征，則執行步驟S11，若分析結果不滿足預先規定的數字信號特征，則執行步驟S12 ； 步驟Sll:確定所述嫌疑最大的頻率信號為猝發數字信號，從而實現對未知頻率的猝發數字信號的捕獲，執行步驟S2開始新一輪的頻譜掃描周期； 步驟S12:取消該嫌疑最大的頻率信號的疑似猝發數字信號嫌疑，執行步驟S2開始新一輪的頻譜掃描周期。
2.根據權利要求1所述的未知頻率持續模擬信號和猝發數字信號同時捕獲方法，其特征在于，所述步驟S4中，所述統計信息更新的方法為AiZki^+ δ.n, (i=l, 2，…，n=l, 2，…)，其中，i是疑似持續模擬信號標識，η是頻率掃描周期序號，表示本次頻率掃描周期是當前未知頻率持續模擬信號檢測周期中第η次頻率掃描周期，δ 表示標識為i的疑似持續模擬信號在第η次頻率掃描周期中的信號能量值，表示標識為i的疑似持續模擬信號在第η次頻率掃描周期結束后的能量累計值。
3.根據權利要求1所述的未知頻率持續模擬信號和猝發數字信號同時捕獲方法，其特征在于，所述步驟S5中，所述持續模擬信號判決周期包含10-30個所述頻譜掃描周期。
4.根據權利要求1所述的未知頻率持續模擬信號和猝發數字信號同時捕獲方法，其特征在于，所述步驟S6中，所述統計信息的分析方法為:從所有記錄的疑似持續模擬信號中挑選出能量均值超過閾值的信號，再根據預設準則從中確定出持續模擬信號。
5.根據權利要求1所述的未知頻率持續模擬信號和猝發數字信號同時捕獲方法，其特征在于，所述步驟SlO具體包括: 步驟SlOl:對所述定點頻率采樣的數據進行分析，根據預設準則，判斷該采樣數據是否具備預先規定的第一類數字信號特征，若分析結果滿足預先規定的第一類數字信號特征，則執行步驟S102，若分析結果不滿足預先規定的第一類數字信號特征，則執行所述步驟S12 ； 步驟S102:繼續對所述定點頻率采樣的數據進行分析，根據預設準則，判斷該采樣數據是否具備預先規定的第二類數字信號特征，若分析結果滿足預先規定的第二類數字信號特征，則執行所述步驟S11，若分析結果不滿足預先規定的第二類數字信號特征，則執行所述步驟S12。
6.根據權利要求5所述的未知頻率持續模擬信號和猝發數字信號同時捕獲方法，其特征在于，所述第一類數字特征是
全文摘要
本發明提出一種未知頻率持續模擬信號和猝發數字信號同時捕獲方法，包括S1啟動模擬信號的判決周期；S2頻譜掃描；S3若存在超過門限的疑似持續模擬信號則執行S4，否則執行S5；S4記錄疑似持續模擬信號出現情況的最新統計信息；S5若本次判決周期結束則執行S6，否則執行S8；S6確定持續模擬信號；S7清除疑似持續模擬信號的統計信息，執行S1；S8若存在超過門限的疑似猝發數字信號則執行S9，否則執行S2；S9鎖定頻率進行連續偵測；S10采樣數據具備預先規定的數字信號特征則執行S11，否則執行S12；S11確定為猝發數字信號，執行S2；S12取消疑似猝發數字信號嫌疑，執行S2。本發明可以提高信號捕獲的準確率和效率，實用性好。
文檔編號G01R23/16GK103197142SQ201310084498
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月15日 優先權日2013年3月15日
發明者孟華東, 劉一民, 李元新, 王希勤 申請人:清華大學