該文針對通信信號中背景噪聲復(fù)雜的問題,應(yīng)用數(shù)字形態(tài)學(xué)的信號預(yù)處理方法,能較好地濾除背景噪聲;又由于單一門限值難以實現(xiàn)對不同寬度干擾的檢測,提出一種應(yīng)用形態(tài)學(xué)自適應(yīng)門限的干擾檢測算法。此算法首先對信號譜線進行功率譜估計,然后利用形態(tài)學(xué)的方法進行預(yù)處理,再根據(jù)信號功率譜的分布情況,選取不同的門限值,實現(xiàn)門限的自適應(yīng),為檢測不同占有用信號帶寬大小的窄帶干擾提供了有效的方法。該文提出的方法不會受噪底變化的影響,計算量小,復(fù)雜度較低,適用于星上衛(wèi)星通信的實時頻譜監(jiān)測。經(jīng)過Matlab仿真實驗得出,當采用結(jié)構(gòu)元素長度為25的扁平型結(jié)構(gòu)元素時,通過形態(tài)學(xué)中的膨脹預(yù)處理方法以及自適應(yīng)門限可以得到檢測效果比傳統(tǒng)的連續(xù)均值去除算法（CME）算法有6 dB以上的提升。 

【文章來源】：信號處理. 2020,36(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

預(yù)處理后信號模型

d4的值近似反映了干擾的帶寬大小。如果比較大說明干擾的帶寬比較大并且干擾的功率比較大或者干擾數(shù)目比較多,如果比較小說明干擾的帶寬比較小或者干擾數(shù)目較少,可以通過搜索確定干擾的位置。d3比較大的情況下,說明信號的毛刺比較多信號還不是很平穩(wěn)。d2的值比較小的時候說明底噪的起伏不是很大或者干擾的帶寬較小,信號還是在干噪比比較小的情況下,如果d2的值比較大時說明底噪起伏很大。d1越大說明底噪信號占據(jù)的頻段越寬或者干擾信號不存在。結(jié)合d3+d4的值分析,當d3+d4的值比較大的情況下可以大概得到干擾信號的頻帶寬度大,信號的均值還是很大的,如果直接采用均值作為門限值的話,可能會出現(xiàn)漏警的情況。再結(jié)合d2+d3的值,當d2+d3的值也比較大(此時說明干擾信號的干噪比比較小,頻譜還不是很穩(wěn)定),同時還要考慮d1、d4的大小,如果d1大于d4說明功率譜值還是比較集中在中間的兩個區(qū)間,均值大小一般,如果選擇均值作為門限,那么就會出現(xiàn)較多的虛警;如果d1小于d4,均值會整體比之前上移,但是也可能存在虛警或漏警的情況。

仿真的整個頻段帶寬為25 kHz,分別加入不同占有用信號帶寬大小的窄帶干擾信號。針對不同占有用信號帶寬大小的窄帶干擾相關(guān)公式定義,Nr為蒙特卡洛的總次數(shù),Nd為此次干擾信號被檢測出來的次數(shù),Nf為某次檢測出來虛警點數(shù)。由于信號在求功率譜的時候會出現(xiàn)頻譜泄露,因此我們在干擾信號存在的范圍左右分別增加500 Hz,即如果在這些頻段檢測到干擾存在,并且檢測到的干擾的點數(shù)除以原本的干擾點的個數(shù)大于等于80%,我們就認為是檢測成功記為1。虛警點數(shù)就是原本不是干擾但是檢測為干擾的點數(shù)。檢測概率Pd的定義如下:

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于底噪擬合的Ku頻段衛(wèi)星頻譜信號檢測方法[J]. 白曉東,朱文登,劉波,張更新,洪濤,胡婧.  南京郵電大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(03)
[2]基于形態(tài)學(xué)運算的子帶頻譜檢測算法[J]. 李敏樂,畢大平,韓佳輝.  探測與控制學(xué)報. 2017(04)
[3]一種基于統(tǒng)計直方圖的信號檢測算法[J]. 張玉龍,張更新,胡婧,謝智東,胡相譽.  軍事通信技術(shù). 2017(01)
[4]基于形態(tài)學(xué)的通信信號搜索預(yù)處理方法[J]. 王登超,江樺,裴立業(yè).  通信技術(shù). 2017(03)
[5]應(yīng)用形態(tài)學(xué)濾波的衛(wèi)星通信窄帶干擾檢測新方法[J]. 胡婧,邊東明,謝智東,李永強.  計算機科學(xué). 2016(10)
[6]Welch功率譜估計算法仿真及分析[J]. 張峰,石現(xiàn)峰,張學(xué)智.  西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2009(04)
[7]一種基于路由信息能量有效的無線傳感器網(wǎng)MAC協(xié)議[J]. 劉阿娜,李琳,于宏毅,李宏.  電子與信息學(xué)報. 2008(01)

碩士論文
[1]分布式微機母線保護的研究[D]. 李偉.西南交通大學(xué) 2008
[2]基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的故障行波測距方法研究[D]. 張杰.昆明理工大學(xué) 2005



本文編號：3558356