一种基于平滑拟合的频谱拼接方法与流程

1.本发明通信技术领域，具体是一种基于平滑拟合的频谱拼接方法。


背景技术：

2.目前待监测的电磁频谱带宽远大于现有接收机的带宽，因此需要多次分段接收采集再将多段频谱拼接到一起，才能形成整个宽带频谱。现有公开的拼接方法大多采用直接拼接法，由于每段频谱底噪等因素差异，这样拼接后整体频谱起伏较大，会引入由于拼接带来的人为频谱毛刺，影响后续信号监测的性能。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于平滑拟合的频谱拼接方法，包括如下步骤：s1、设置需监测的频谱范围，对频谱进行截取，对截取到的第一段频谱进行fft计算得到离散傅立叶变换，第一段频谱范围为；对第i段谱进行fft计算得到离散傅立叶变换，第i段频谱范围为，，为固定值；s2、分别对第i段和第i
‑
1段频谱范围内的数据进行突发信号检测，当存在突发信号时则进入s3，否则进入s4；s3、提取第i段频谱内检测到的突发信号数据段进行离散傅立叶变换得到，提取第i
‑
1段频谱内检测到的突发信号数据段进行离散傅里叶变换得到，进入s4；s4、计算第i段频谱内的离散傅立叶变换，计算第i
‑
1段频段内的离散傅立叶变换，进入s5；s5、根据与得到频谱拼接拟合参数，根据拟合参数完成宽带频谱拼接。
4.进一步的，所述的分别对第i段和第i
‑
1段频谱范围内的数据进行突发信号检测，包括如下过程：采集第i段频谱数据，频率范围为，
其中，为采集的宽带背景信号，为离散傅立叶变换，对于第i
‑
1段采集数据截取在频段范围内的进行滑动双窗法突发检测，对第i段采集数据截取频段范围内的进行滑动双窗法突发检测，得到突发数据段，对数据进行离散傅立叶变换，得到频谱数据：。
5.进一步的，所述的行滑动双窗法突发检测包括如下过程：滑动双窗法通过对比相邻两个时间窗口内的信号能量，检测信号的起止；即设两个相邻的长度为 的窗口，分别为窗口a和窗口b；窗口a和窗口b在接收到的信号上进行滑动时，落入两个窗口的能量分别为和：；；上式中，表示信号样点序列，n为相关的起点，k表示相关窗口内的样点索引；检测时，窗口a和窗口b开始滑动；当窗口a和窗口b都只是包含噪声能量时，和的值恒定，窗口a和窗口b的能量比值m恒定，即m等于1；窗口a和窗口b继续滑动，突发信号逐渐进入窗口b，窗口b的能量逐渐增大，此时a窗口还只是包含噪声，窗口a和窗口b的能量比值逐渐增大；当窗口b全部包含突发信号，a窗口只包含噪声能量，两个窗口的能量比值m达到最大，此时对应突发信号的起始时刻记为；继续滑动，突发信号逐渐进入窗口a，窗口a和窗口b的能量比值m逐渐回落到1；当窗口b只包含噪声时，窗口a包含全部突发信号，窗口a和窗口b的能量比值m达到最小，此时对应突发信号的结束时刻，记为，得到突发信号数据段，对数据进行离散傅立叶变换，得到：。
6.进一步的，对频谱数据与进行频谱拼接拟合参数求解，频谱拼接拟合参数满足以下关系：利用上式得到的拟合参数，计算，为宽频段频谱数据。
7.本发明的有益效果是：该方法通过利用前后段重叠频谱数据样本得到拟合，从而
实现前后段频谱平滑，该技术可广泛地应用到无线电监测和通信对抗领域。
附图说明
8.图1为一种基于平滑拟合的频谱拼接方法的流程示意图；图2为频谱划分示意图；图3为双窗法示意图；图4为拟合拼接效果示意图。
具体实施方式
9.下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
10.如图1所示，一种基于平滑拟合的频谱拼接方法，包括如下步骤：s1、设置需监测的频谱范围，对频谱进行截取，对截取到的第一段频谱进行fft计算得到离散傅立叶变换，第一段频谱范围为；对第i段谱进行fft计算得到离散傅立叶变换，第i段频谱范围为，，为固定值；s2、分别对第i段和第i
‑
1段频谱范围内的数据进行突发信号检测，当存在突发信号时则进入s3，否则进入s4；s3、提取第i段频谱内检测到的突发信号数据段进行离散傅立叶变换得到，提取第i
‑
1段频谱内检测到的突发信号数据段进行离散傅里叶变换得到，进入s4；s4、计算第i段频谱内的离散傅立叶变换，计算第i
‑
1段频段内的离散傅立叶变换，进入s5；s5、根据与得到频谱拼接拟合参数，根据拟合参数完成宽带频谱拼接。
11.进一步的，所述的分别对第i段和第i
‑
1段频谱范围内的数据进行突发信号检测，包括如下过程：采集第i段频谱数据，频率范围为，其中，为采集的宽带背景信号，为离散傅立叶变换，对于第i
‑
1段采集数据截取在频段范围内的进行滑动双窗法突
发检测，对第i段采集数据截取频段范围内的进行滑动双窗法突发检测，得到突发数据段，对数据进行离散傅立叶变换，得到频谱数据：。
12.进一步的，所述的行滑动双窗法突发检测包括如下过程：滑动双窗法通过对比相邻两个时间窗口内的信号能量，检测信号的起止；即设两个相邻的长度为的窗口，分别为窗口a和窗口b；窗口a和窗口b在接收到的信号上进行滑动时，落入两个窗口的能量分别为和：；；上式中，表示信号样点序列，n为相关的起点，k表示相关窗口内的样点索引；检测时，窗口a和窗口b开始滑动；当窗口a和窗口b都只是包含噪声能量时，和的值恒定，窗口a和窗口b的能量比值m恒定，即m等于1；窗口a和窗口b继续滑动，突发信号逐渐进入窗口b，窗口b的能量逐渐增大，此时a窗口还只是包含噪声，窗口a和窗口b的能量比值逐渐增大；当窗口b全部包含突发信号，a窗口只包含噪声能量，两个窗口的能量比值m达到最大，此时对应突发信号的起始时刻记为；继续滑动，突发信号逐渐进入窗口a，窗口a和窗口b的能量比值m逐渐回落到1；当窗口b只包含噪声时，窗口a包含全部突发信号，窗口a和窗口b的能量比值m达到最小，此时对应突发信号的结束时刻，记为，得到突发信号数据段，对数据进行离散傅立叶变换，得到：。
13.进一步的，对频谱数据与进行频谱拼接拟合参数求解，频谱拼接拟合参数满足以下关系：利用上式得到的拟合参数，计算，为宽频段频谱数据。
14.具体的，基于平滑拟合的频谱拼接方法，包括以下步骤：s1、设置需要监测的整个频谱范围，进入s2；s2、采集第一段数据进行fft计算得到离散傅立叶变换 ，第一段频谱范围为， 表示为射频接收机采集带宽，为一固定值，，进入s3；
s3、采集第i段数据进行fft计算得到离散傅立叶变换，第i段频谱范围为此处，且对于任意而言，，为一个固定值，进入s4；s4、分别对i段和i
‑
1段频段范围内的数据进行突发信号检测，当存在突发信号时则进入s5，否则进入s6；s5、提取i段频谱内检测到的突发信号数据段进行离散傅立叶变换得到,提取i
‑
1段频谱内检测到的突发信号数据段进行离散傅里叶变换得到，进入s6;s6、计算i段频段内的离散傅立叶变换，计算i
‑
1段频段内的离散傅立叶变换，进入s7；s7、根据前后段频谱数据与得到频谱拼接拟合参数，并对进入s8；s8、计算，为宽频段频谱数据，进入s9；s9、，若此时就是拼接得到的宽带频谱计算值，完成宽带频谱拼接。
15.采集第i段频谱数据，频率范围为，其中，为采集的宽带背景信号，为离散傅立叶变换。
16.滑动双窗法通过对比相邻两个时间窗口内的信号能量，检测信号的起止；即设两个相邻的长度为的窗口，分别为窗口a和窗口b；窗口a和窗口b在接收到的信号上进行滑动时，落入两个窗口的能量分别为和：；；上式中，表示信号样点序列，n为相关的起点，k表示相关窗口内的样点索引；检测时，窗口a和窗口b开始滑动；当窗口a和窗口b都只是包含噪声能量时，和的值恒定，窗口a和窗口b的能量比值m恒定，即m等于1；窗口a和窗口b继续滑动，突发信号逐渐进入窗口b，窗口b的能量逐渐增大，此时a窗口还只是包含噪声，窗口a和窗口b的能量比值逐渐增大；当窗口b全部包含突发信号，a窗口只包含噪声能量，两个窗口的能量比值m达到最大，此时对应突发信号的起始时刻记为；继续滑动，突发信号逐渐进入窗口a，窗口a和窗口b
的能量比值m逐渐回落到1；当窗口b只包含噪声时，窗口a包含全部突发信号，窗口a和窗口b的能量比值m达到最小，此时对应突发信号的结束时刻，记为。通过该方法可以突发信号数据段，对数据进行离散傅立叶变换，得到：对第i段采集数据截取频段范围内的进行滑动双窗法突发检测，得到突发数据段，对数据进行离散傅立叶变换，得到频谱数据：利用得到与进行频谱拼接拟合参数求解，该参数需要满足一下关系：利用上式得到的拟合参数，计算，为宽频段频谱数据。
17.根据图4可以看出拟合拼接在过渡带比较平滑，这样就不会给后续信号检测识别带来虚警。
18.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。