基于短时fft的声光被动接收机的信号处理方法
【专利摘要】本发明提供的基于短时FFT的声光被动接收机的信号处理方法，声光被动接收机接收到初始信号后，对初始信号进行短时傅里叶变换，得到变换信号，再对变换信号进行积分累加和高速同步采样，得到中间信号矩阵；最后对中间信号矩阵进行还原处理和跟踪关联，建立时频函数；采用数据表查询的方式，判断关时频函数的类型，还原时频函数的所有参数，将还原后的信号作为声光被动接收机的最终输出信号，传送给用户。该方法不但能保证实时性，且整个信号处理过程不需要用到滤波器，流程简单。
【专利说明】基于短时FFT的声光被动接收机的信号处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子工程【技术领域】，主要涉及一种针对声光被动接收机的实时快速时 频分析技术。
【背景技术】
[0002] 雷达侦察系统是一种利用无源接收和信号处理技术，对雷达辐射源信号环境进行 检测和识别、对雷达信号和工作参数进行测量和分析，并从中得到有用信息的设备。他可以 截获、分析、识别和定位作战区内雷达和通信电台的电磁辐射信号。
[0003] 雷达侦察接收机为雷达侦察系统的核心设备，用于接收雷达和通信电台的电磁辐 射信号。雷达侦察接收机包括模拟侦察接收机和数字侦察接收机两种，相对于模拟侦察接 收机，数字侦察接收机因其处理方法灵活多样、能够进行较为复杂的计算等优点受到了电 子侦察界的格外关注，且宽带数字侦察接收机因其工作带宽较宽而得到了广泛使用。声光 被动接收机为一种宽带数字侦察接收机，声光被动接收机因其在所取频段的通取性，具有 数字接收分离不同信号能力强，能处理多种信号等优点。
[0004] 但声光被动接收机的研制存在两个问题：一是对接收的初始信号进行以傅里叶变 换为基础的高精度频谱分析时，直接实现超长点数的FFT (即傅里叶变换）运算处理存在一 定的困难。二是带宽较宽时，受模拟前端器件特性的影响，实际声光被动接收机接收信号的 噪声特性不理想，使得宽带和高灵敏度性能顾此失彼。当其接收的数据量巨大，导致了其实 时性差。实时性是指现代工程中，需要系统对现实状况进行即时反应的能力，是现代战争、 反恐、实体测控、民用生产等方面的实际工程中的一个重要的参数。实时性是现代雷达处理 的一个极为重要的指标，特别是在较少影响雷达信号处理中的分辨率、信噪比以及其他基 本参数的前提下，实时性的好坏能更好的进行预警，监测，测量等方面的作用。
【发明内容】
[0005] 针对上述现有技术的不足，本发明所提供的基于短时FFT的声光被动接收机的信 号处理方法，实时性高，用于解决现有技术中实时性差的问题。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
[0007] 基于短时FFT的声光被动接收机的信号处理方法，声光被动接收机接收到初始信 号后，对初始信号进行如下处理：
[0008] 1)短时傅里叶变换；
[0009] 对初始信号X (t)加 Hamming窗后进行傅里叶变换，得到变换信号；其中，初始信号 x(t) = s(t)+n(t), s(t)为理想信号，n(t)为白噪声，t为时间；
[0010] 2)对变换信号进行积分累加和高速同步采样，得到中间信号矩阵；
[0011] 3)对中间信号矩阵进行还原处理和跟踪关联，建立时频函数；采用数据表查询的 方式，判断时频函数类型，还原时频函数的特征参数，将还原后的信号作为声光被动接收机 的最终输出信号，传送给用户。
[0012] 作为上述方案的一种优化方案，所述步骤2具体为：
[0013] 在变换信号的每一个变换周期r内，对变换单位时间Λ t内的信号的幅度进行 时间轴上的积分累加；
[0014] 对积分累加后的信号进行高速同步采样；具体为：将积分累加后的信号的某采样 时间点t k和光检阵列像素位置进行关联，获得所有采样时间点tk采集到的频率成分Fi/， 峰值Ai/以及持续时间τ ρ/ ;建立包含有所有采样时间点tk采集到的频率成分Fi/，峰 值AJ以及持续时间τρ/的矩阵g';其中，k=l?n，n=Af/Sf，Af为声光被动接 收机的工作带宽，S f为声光被动接收机的频率分辨率；采样时间点tk根据声光被动接收 机的采样频率f确定；j = 1?m, i = 1?（n/m)，m = Τ' / Λ t ;矩阵包括 采样时间点tk采集到的频率成分FJ，峰值A"以及持续时间τρ/ ;
【权利要求】
1. 基于短时FFT的声光被动接收机的信号处理方法，其特征在于，声光被动接收机接 收到初始信号后，对初始信号进行如下处理： 1) 短时傅里叶变换； 对初始信号x(t)加 Hamming窗后进行傅里叶变换，得到变换信号；其中，初始信号 x(t) = s(t)+n(t), s(t)为理想信号，n(t)为白噪声，t为时间； 2) 对变换信号进行积分累加和高速同步采样，得到中间信号矩阵； 3) 对中间信号矩阵进行还原处理和跟踪关联，建立时频函数；采用数据表查询的方 式，判断时频函数类型，还原时频函数的特征参数，将还原后的信号作为声光被动接收机的 最终输出信号，传送给用户。
2. 如权利要求1所述的基于短时FFT的声光被动接收机的信号处理方法，其特征在于， 所述步骤2具体为： 在变换信号的每一个变换周期Τ'内，对变换单位时间At内的信号的幅度进行时间 轴上的积分累加； 对积分累加后的信号进行高速同步采样；具体为：将积分累加后的信号的某采样时间 点tk和光检阵列像素位置进行关联，获得所有采样时间点tk采集到的频率成分匕/，峰 值AJ以及持续时间τ ρ/ ;建立包含有所有采样时间点tk采集到的频率成分FJ，峰值 AJ以及持续时间τρ/的矩阵g';其中，k=l?11，11=厶以6乜厶€为声光被动接收 机的工作带宽，S f为声光被动接收机的频率分辨率；采样时间点tk根据声光被动接收机 的采样频率f确定；j = 1?m, i = 1?（n/m)，m = Τ' / Λ t ;矩阵
包括 采样时间点tk采集到的频率成分FJ，峰值A"以及持续时间τρ/ ; 得到矩阵G'为
矩阵G'作为中间信号矩阵Α输出，
3.如权利要求1所述的基于短时FFT的声光被动接收机的信号处理方法，其特征在于， 所述步骤2具体为： 对变换信号进行高速同步采样；具体为：将变换信号中某采样时间点tk和光检阵列像 素位置进行关联，获得在变换信号中所有采样时间点tk采集到的频率成分匕，，峰值A:' 以及持续时间;建立包含有所有采样时间点t k采集到的频率成分Fu"，峰值Ay"以 及持续时间τ 的矩阵g";其中，k = 1?η，η =Λ f/ δ f，Λ f为声光被动接收机的工 作带宽，δ f为声光被动接收机的频率分辨率；采样时间点tk根据声光被动接收机的采样 频率f确定； j = l?m，i = l?（η/πΟ,π^Τ' /At，T'为变换周期，At为变换单位时间；矩 阵g"为
包含采样时间点tk采集到的频率成分匕，，峰值Ay."以及持续时间 τρ/ ; 得到信号矩阵G"为
将信号矩阵G"的每一项Gk"中采样时间点tk采集到的信号的幅度进行积分累加，将 得到的信号作为中间信号矩阵A输出，
f为积分累加变换。
4.如权利要求2或3所述的基于短时FFT的声光被动接收机的信号处理方法，其特征 在于，所述步骤3具体为： ① 定义矩阵
② 对矩阵GnOT进行还原，得到矩阵g' n" ; 即
对矩阵g' _进行二值化门限判决，得到矩阵g_ ;
其中，σ为二值化阈值； ③ 建立信号的时频函数； 将矩阵g_中每个采样时间点tk采集到的频率成分，峰值以及持续时间进行跟踪关联， 得到信号的时频函数； ④ 采用数据表查询的方式，来判断时频函数类型，还原时频函数的特征参数，将还原后 的信号作为声光被动接收机的最终输出信号，传送给用户。
【文档编号】G01S7/40GK104215942SQ201410425427
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】陈永峰, 吴冉, 张泽红, 廖婷 申请人:中国电子科技集团公司第二十六研究所