一种基于DVB-S信号的循环平稳检测和相关检测联合检测方法与流程

本发明涉及被动雷达信号处理的方法，具体涉及一种基于dvb-s信号的循环平稳检测和相关检测联合检测方法。

背景技术：

被动雷达是使用发射源的电磁波但本身不发生脉冲的雷达系统。使用的辐射源可以来自fm广播，数字电视或人造卫星，其中dvb-s(数字电视广播卫星系统)被认为是一个可靠的被动雷达辐射源。一般的信号检测方法是能量检测、相关检测(即匹配滤波器)或循环平稳检测。其中能量检测是最通用的方法，因为其计算复杂度较低。相关检测具有最高的检测精度，但是它要求参考信号信息必须知道。在dvb-s系统中，由于直达波的信噪比很高，可以用作参考信号。然而接收直达波信号，再进行信号处理，最后相关计算，这整个过程会引起相当大的能耗。循环平稳检测使用调制信号的循环平稳性，其中dvb-s信号就是一种具有循环平稳特性的信号，与能量检测相比，其对未知噪声的敏感度更低，精确度更高，并且由于它只需一路接收天线接收反射波，一系列信号处理下来，总体耗能比相关检测低，但这种方法的缺点是会将具有循环平稳特性的干扰误判成目标信号。目前有一种方法，即基于两种探测方法的数据综合的协同感知探测方法，该方法对接收到的采样信号，进行能量检测和相关检测两种检测，和能量检测相比，这种方案具有更好的性能。还有一种两种检测方法混合的检测方案，即先在低snr区域使用循环平稳检测，同时在高snr区域使用能量检测。这种方案提高了检测性能，同时又避免了全部使用循环平稳检测而导致较高的算法复杂度。然而，现有的这些方法，没有一个考虑到接收信号的相关性，无法确定是否存在目标信号。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于dvb-s信号的循环平稳检测和相关检测联合检测方法，该方法具体包括如下步骤：

s1:对接收信号的第一个检测周期进行如下处理：

s1.1：首先接收信号中的反射波进行循环平稳检测；

(1)设置误警概率pf；

(2)通过误警概率确定门限值t0：首先得到一组噪声信号统计量n0，然后计算反射波信号y(t)的循环自相关函数的估计值由似然比检测得到的检验统计量为

n0＝sn(f)

其中，sn(f)是空白噪声n(t)的功率谱密度；α代表循环频率，τ代表延迟；

将t从大到小进行排序，根据之前选定的误警概率pf，选定的临界值就是需要的门限值t0；

(3)计算采样周期的反射波信号的统计量t,并将其与门限值t0作对比，当t>t0，则循环平稳信号存在，进入s1.2进行相关检测；反之，则直接判定不存在具有循环平稳特性的干扰或者目标信号，进入s3；

其中，ry(α,τ)为反射波信号y(t)的循环自相关函数；

s1.2:进行接收信号中的直达波和反射波信号进行相关检测；

(1)设置误警概率pf；

(2)通过误警概率确定相关检测门限值λ0：

取m组直达波信号s(k)和m组反射波信号y(k)做滑动相关，每两个信号相关计算得到一个最大的相关函数值，得到m组数据，对应为检测量

其中，n为滑动相关的窗口长度；

将从大到小进行排序，根据之前选定的误警概率pf，选定的临界值就是需要的门限值λ0；

(3)获得采样周期内反射波信号和直达波信号的相关统计量λ，并将该统计量与门限值作对比，当λ>λ0，则认为存在目标信号，则进入s2持续进行相关检测；反之，则认为仅存在具有循环平稳特性的干扰，进入s3；

s2：对于前一个检测周期接收到目标信号的情况，在接收信号的后面的周期重复s2.2，持续进行相关检测，直到一段时间后，确定再没有检测到目标信号，进入s3；

s3：进行干扰判定

(1)结合误警概率和实际样本统计数据确定门限值；

(2)计算干扰出现的概率；

(3)将干扰出现的概率与门限值进行比较，当这个概率大于门限值时，判定干扰会在下一检测周期出现，则在下一周期使用s1.2的相关检测；反之，则判断结果为干扰在下一检测周期不会出现，先在下一周期用s1.1的循环平稳检测，若没有检测到循环平稳信号时，继续s3循环；若检测到循环平稳信号，继续使用s1.2的相关检测，判断是干扰信号还是目标信号；一旦检测到干扰信号，后面直接单独使用相关检测，若检测到目标信号，持续进行s2的相关检测，实时监测目标信号是否存在。

本发明的有益效果如下：

空中目标和干扰的出现是低概率事件，本发明的检测方法中，当循环平稳检测结果为不存在循环平稳信号时，不需要进行相关检测，考虑到相关检测需要额外的直达波接收天线和复杂的信号处理过程，以获得较纯净的参考信号，节省这一步，可减少资源浪费；长期监测时，又考虑了当出现空中目标，持续一段时间单独使用相关检测，以及干扰在某段时间内长期存在的情况，避免一直同时使用两种检测方法；在尽可能考虑所有可能情况下，本发明提出的方法不比任何一种单一的检测技术性能差，是一种较为优越的检测方案。本方案对空中移动目标的长期监测有非常重要的意义。

附图说明

图1为信号检测的第一个检测周期流程示意图；

图2为在第一个检测周期判断目标存在之后的流程示意图；

图3为在第一个检测周期判断目标不存在之后的流程示意图。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-3所示，本发明的基于dvb-s信号的循环平稳检测和相关检测联合检测方法具体包括如下步骤：

s1:对接收信号的第一个检测周期进行如下处理：

s1.1：首先接收信号中的反射波进行循环平稳检测；

(1)设置误警概率pf；

(2)通过误警概率确定门限值t0：首先得到一组噪声信号统计量n0，然后计算反射波信号y(t)的循环自相关函数的估计值由似然比检测得到的检验统计量为

n0＝sn(f)

其中，sn(f)是空白噪声n(t)的功率谱密度；α代表循环频率，τ代表延迟；

将t从大到小进行排序，根据之前选定的误警概率pf，选定的临界值就是需要的门限值t0；

(3)计算采样周期的反射波信号的统计量t,并将其与门限值t0作对比，当t>t0，则循环平稳信号存在，进入s1.2进行相关检测；反之，则直接判定不存在具有循环平稳特性的干扰和目标信号，进入s3；

其中，ry(α,τ)为反射波信号y(t)的循环自相关函数；

s1.2:进行接收信号中的直达波和反射波信号进行相关检测；

(1)设置误警概率pf；

(2)通过误警概率确定相关检测门限值λ0：

取m组直达波信号s(k)和m组反射波信号y(k)做滑动相关，每两个信号相关计算得到一个最大的相关函数值，得到m组数据，对应为检测量

其中，n为滑动相关的窗口长度；

将从大到小进行排序，根据之前选定的误警概率pf，选定的临界值就是需要的门限值λ0；

(3)获得采样周期内反射波信号和直达波信号的相关统计量λ，并将该统计量与门限值作对比，当λ>λ0，则认为存在目标信号，则进入s2持续进行相关检测；反之，则认为仅存在具有循环平稳特性的干扰，进入s3；

通过第一个检测周期的检测后，具体结果描述为以下四种：

h00：对应不存在具有循环平稳特性的干扰和目标信号的情况；

h01：该情况对应只存在干扰，且存在具有循环平稳特性的干扰的，这种情况下，不进行相关检测，单只采用循环平稳检测无法正确判断；

h10：该情况对应存在目标信号，且可能存在不具有循环平稳特性的干扰；

h11：该情况对应存在目标信号，且可能存在具有循环平稳特性的干扰，这种情况下本方案只能确定目标信号是否存在。

s2：对于前一个检测周期接收到目标信号的情况，在接收信号的后面的周期重复s2.2，持续进行相关检测，直到一段时间后，确定再没有检测到目标信号，进入s3；

s3：进行干扰判定

(1)结合误警概率和实际样本统计数据确定门限值；

(2)计算干扰出现的概率；

(3)将干扰出现的概率与门限值进行比较，当这个概率大于门限值时，判定干扰会在下一检测周期出现，则在下一周期使用s1.2的相关检测；反之，则判断结果为干扰在下一检测周期不会出现，先在下一周期用s1.1的循环平稳检测，若没有检测到循环平稳信号时，继续s3循环；若检测到循环平稳信号，继续使用s1.2的相关检测，判断是干扰信号还是目标信号；一旦检测到干扰信号，后面直接单独使用相关检测，若检测到目标信号，持续进行s2的相关检测，实时监测目标信号是否存在。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。