專利名稱：利用小波變換提取電磁泄漏信號(hào)的電磁環(huán)境測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電磁環(huán)境測(cè)試系統(tǒng)，特別是利用小波變換提取電磁泄漏信號(hào)的電磁環(huán) 境測(cè)試系統(tǒng)。
技術(shù)背景信息技術(shù)設(shè)備在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射，可能導(dǎo)致其所處理或存儲(chǔ)的重要 數(shù)據(jù)信息產(chǎn)生嚴(yán)重的泄漏。因此，在一些重要場(chǎng)合，電磁信號(hào)的測(cè)量、環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)對(duì)于有效監(jiān)控并去除輻射泄漏而導(dǎo)致的信息泄漏隱患具有非常重要的作用，也越來 越受到人們的重視。目前在電磁輻射檢測(cè)以及電磁兼容方面的自動(dòng)測(cè)試多是基于標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化測(cè)試，多關(guān)心發(fā)射幅值是否超標(biāo)，但并不關(guān)心超標(biāo)信號(hào)的自動(dòng)提取、特性 分析，不能滿足信息泄漏預(yù)測(cè)與防護(hù)領(lǐng)域的泄漏信號(hào)檢測(cè)需求。尤其是在實(shí)際應(yīng)用電 磁環(huán)境下對(duì)信息泄漏信號(hào)的檢測(cè)與提取仍以人工測(cè)試為主，測(cè)試過程的執(zhí)行、信號(hào)的 提取分析等均由值守人員完成，主觀性較強(qiáng)，且人為觀察不易分辨一些微弱的電磁信 號(hào)，造成一些信號(hào)的誤判和漏報(bào)等。在電磁環(huán)境的監(jiān)測(cè)方面，則多集中在用于臺(tái)站選 址時(shí)的多空間點(diǎn)測(cè)試，而未考慮在不同時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化特性。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種方便、科學(xué)準(zhǔn)確的利用小波變換提取電磁泄漏信號(hào)的電 磁環(huán)境測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電磁信號(hào)的自動(dòng)測(cè)試與提取、電磁環(huán)境的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，利用小波變換提取電磁泄漏信號(hào)的電磁環(huán)境測(cè)試系 統(tǒng)，其特征是，包括寬帶天線，用亍接收電磁環(huán)境或電子設(shè)備周圍的泄漏電磁場(chǎng)信號(hào)，將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡?壓信號(hào)；頻譜儀，對(duì)天線傳送過來的信號(hào)進(jìn)行采集、濾波、檢波，將連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字處理信號(hào)；帶有GPIB卡的測(cè)控計(jì)算機(jī)包括加載的電磁環(huán)境測(cè)試控件，用于控制頻譜儀按設(shè)定 參數(shù)輸出信號(hào)；用于對(duì)得到的采集信號(hào)進(jìn)行處理。所述的天線是一組覆蓋頻率為10KHz 18GHz的天線組，并提供天線校準(zhǔn)因子給 測(cè)試軟件。所述的頻譜儀包括一個(gè)與測(cè)控計(jì)算機(jī)連接的通訊接口，該通訊接口與安裝在測(cè)控 計(jì)算機(jī)上的GPIB卡相連，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸。所述的用于控制頻譜儀按設(shè)定參數(shù)輸出信號(hào)中的設(shè)定參數(shù)是測(cè)控計(jì)算機(jī)向頻譜儀 發(fā)出的測(cè)試的頻率范圍、參考電平、掃描次數(shù)；按設(shè)定參數(shù)輸出信號(hào)是頻譜儀依據(jù)頻 率范圍、參考電平、掃描次數(shù)采集寬帶天線的電磁功率電平數(shù)據(jù)傳輸給測(cè)控計(jì)算機(jī)。所述的電磁環(huán)境測(cè)試控件至少包括電磁泄漏信號(hào)檢測(cè)及電磁環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)兩大功 能模塊；其中電磁泄漏信號(hào)檢測(cè)模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁泄漏信號(hào)的分級(jí)報(bào)警、信號(hào)提 取、無線電特征分析；電磁環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模塊用于實(shí)現(xiàn)電磁環(huán)境連續(xù)掃描、電磁環(huán)境 變化動(dòng)態(tài)分析。所述的對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行處理的流程歩驟至少一個(gè)利用小波變換和基于概率確定 背景閾值的方法進(jìn)行電磁信號(hào)的提取，至少一個(gè)利用互相關(guān)算法分析電磁環(huán)境的動(dòng)態(tài) 特性。所述的利用小波變換和基于概率確定背景閾值的方法其過程如下1) 采用db3的低頻分解濾波器ld和高頻分解濾波器hd對(duì)頻譜儀傳送給計(jì)算機(jī)的采樣 信號(hào)S進(jìn)行四層分解，分解成高頻系數(shù)CD1,CD2,CD3,CD4和低頻系數(shù) CA1,CA2,CA3,CA4;2) 分別對(duì)高頻系數(shù)CD1，CD2,CD3,CD4進(jìn)行濾波處理，采用軟閾值公式<formula>formula see original document page 6</formula>，式中Ar為計(jì)算后得到的軟閾值，n為采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，CT為信號(hào)S的標(biāo)準(zhǔn)差。 濾波的高頻系數(shù)公式為<formula>formula see original document page 6</formula>式中，x(/)為第/個(gè)點(diǎn)的幅度值。修改后的高頻系數(shù)為CDD1 ,CDD2,CDD3,CDD4;3) 對(duì)低頻系數(shù)和修改后的高頻系數(shù)采用低頻重構(gòu)濾波器lr和高頻重構(gòu)濾波器hr對(duì)信 號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，得到重構(gòu)后的信號(hào)S'。4) 對(duì)重構(gòu)后的信號(hào)S'提取信號(hào)特征，分為以下兩步a)利用概率確定背景閾值，這是由于背景幅度值處在同一個(gè)范圍的，該方法可以 有效的克服采用極值方法中存在突變而導(dǎo)致信號(hào)錯(cuò)誤提取的問題。通過分析，背景閾 值在采樣信號(hào)當(dāng)中一定為出現(xiàn)次數(shù)最多的值，首先判斷不同幅值的個(gè)數(shù)A，計(jì)算發(fā)生概 率77,=|:， /e[l,W;式中7V為每次采樣點(diǎn)的總數(shù)，m,為第/個(gè)幅值的出現(xiàn)次數(shù)，比較得到 最大的7，找出對(duì)應(yīng)的幅度值F，確定它為背景閾值；b)用重構(gòu)后的信號(hào)S'中每個(gè)頻率點(diǎn)的幅度和K進(jìn)行比較，超出部分確認(rèn)為信號(hào)，并通過計(jì)算得到信號(hào)的帶寬。所述的電磁環(huán)境變化動(dòng)態(tài)分析是利用互相關(guān)算法分析在不同時(shí)間段內(nèi)相同頻段內(nèi)測(cè)試獲得的電磁頻譜信號(hào)改變的情況，其算法步驟如下1) 從電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)信號(hào)中選取一段對(duì)應(yīng)于襯間段KA+r]的己測(cè)頻段信號(hào)，把它作為互相關(guān)的比對(duì)信號(hào){1(/),/ = 1,2..1};其中《為信號(hào)序列長(zhǎng)度，r為測(cè)試的 時(shí)間間隔；2) 選取另一時(shí)間段[^^+r]所測(cè)的相同頻段信號(hào)作為需要比對(duì)的信號(hào)(:r(,V= i,2"j:};3) 利用互相關(guān)公式/^(y)二vf5~~-，計(jì)算它們的互相關(guān)系數(shù)，其中-J'為偏移自變量；j'=0 K;4) 利用互相關(guān)系數(shù)判斷電磁環(huán)境的改變情況，當(dāng)P"C/)^G'9時(shí)，判斷電磁環(huán)境發(fā)生改變。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是由配套天線，頻譜儀，帶有GPIB卡的測(cè)控計(jì)算機(jī)和智能化電磁 環(huán)境測(cè)試軟件組成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電磁泄漏信號(hào)檢測(cè)，環(huán)境監(jiān)測(cè)，并自動(dòng)完成信號(hào)提取分 析、分級(jí)報(bào)警、電磁環(huán)境分析、數(shù)據(jù)庫(kù)管理以及生成報(bào)告等。為了消除干擾的噪聲， 有效的提取信號(hào)，采用了小波變換和基于概率統(tǒng)計(jì)特性的一種自適應(yīng)方法以及采用了 互相關(guān)算法實(shí)現(xiàn)電磁環(huán)境動(dòng)態(tài)特性分析，不僅實(shí)現(xiàn)了電磁環(huán)境檢測(cè)和監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化， 克服了原系統(tǒng)一直要求工作人員值守操作的缺點(diǎn)，尤其是在電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)的時(shí)候；使 得測(cè)試結(jié)果科學(xué)準(zhǔn)確，尤其是對(duì)微弱信號(hào)的科學(xué)計(jì)算和提取，防止了人為因素對(duì)信號(hào) 的誤處理；同時(shí)對(duì)電磁泄漏信號(hào)分級(jí)自動(dòng)報(bào)警能夠有效的提示工作人員泄漏信號(hào)的量 級(jí)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖r圖2是信號(hào)提取和分析算法流程圖；圖3是實(shí)施例一混有噪聲的信號(hào)頻譜圖；圖4是實(shí)施例一采用小波消除噪聲后信號(hào)頻譜圖；圖5是實(shí)施例二混有噪聲信號(hào)頻譜圖；圖6是實(shí)施例二采用小波消除噪聲后信號(hào)頻譜圖；圖7是實(shí)施例一小波消除噪聲后采用自相關(guān)算法提取信號(hào)的頻率點(diǎn)圖； 圖8是實(shí)施例二小波消除噪聲后采用自相關(guān)算法提取信號(hào)的頻率點(diǎn)圖； 圖9是電磁泄漏測(cè)試軟件流程框圖。圖中，1、寬帶天線；2、頻譜儀；3、帶有GPIB卡的測(cè)控計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施方式
參見圖l，是由配套的寬帶天線l、頻譜儀2、帶有GPIB卡并安裝智能化電磁環(huán) 境測(cè)試軟件的測(cè)控計(jì)算機(jī)3組成系統(tǒng)，寬帶天線1用于接收電磁環(huán)境或電子設(shè)備周圍 的泄漏電磁場(chǎng)信號(hào)，根據(jù)需要我們選用不同頻段的天線，將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)提供給 頻譜儀2，由頻譜儀2對(duì)寬帶天線1傳送過來的信號(hào)進(jìn)行采集、濾波、檢波，將連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字處理信號(hào)；然后送到帶有GPIB卡的測(cè)控計(jì)算機(jī)3，用于傳輸以及計(jì)算處 理傳送過來的信號(hào)，安裝在測(cè)控計(jì)算機(jī)上的電磁環(huán)境測(cè)試控件，用于控制頻譜儀和計(jì) 算機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)工作。測(cè)控計(jì)算機(jī)上的電磁環(huán)境測(cè)試控件3利用小波變換提取電磁泄漏信號(hào)的智能化電 磁環(huán)境測(cè)試系統(tǒng)是用于設(shè)備和環(huán)境的電磁泄漏檢測(cè)和電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)一些常見無 線電信號(hào)處理和判斷電磁環(huán)境改變情況。該系統(tǒng)利用小波變換理論，實(shí)現(xiàn)電磁泄漏信 號(hào)的提取，存儲(chǔ)，調(diào)用，打印，并在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行環(huán)境自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，以及報(bào)告打印 等功能，實(shí)際測(cè)試結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)要求，能夠極大提高測(cè)試工作的效率、精確度以及自動(dòng) 化程度。小波變換消除噪聲技術(shù)是一種新的消噪技'術(shù)，它既保留了傅立葉變換的優(yōu)點(diǎn)，又 彌補(bǔ)了傅立葉變換在信號(hào)分析上的不足，它作為一門新興的學(xué)科己經(jīng)得到了廣泛的應(yīng) 用。由于我們所采樣得到的電磁泄漏信號(hào)攜帶具有高斯白噪聲性質(zhì)的噪聲，而在小波 變換的信號(hào)濾波中，信號(hào)譜和噪聲譜可以重疊，它通過修改小波變換域中的高頻系數(shù) '(主要是切削和縮小幅度等非線性手段)，來達(dá)到消除噪聲的目的。采用這種方法濾波可在一定程度上造成信號(hào)的細(xì)節(jié)丟失，不過我們只要充分考慮 抑制噪聲與保留細(xì)節(jié)之間的折中問題可以充分解決好這個(gè)問題。圖2是信號(hào)提取和分析算法流程圖，該圖中，首先進(jìn)行獲得原始采樣信號(hào)的步驟 201 ，通過步驟202對(duì)步驟201得到的采樣信號(hào)進(jìn)行小波變換消除噪聲；再進(jìn)行步驟203， 進(jìn)一步的基于概率確定背景閾值。背景閾值確定后，繼續(xù)進(jìn)行提取信號(hào)和對(duì)信號(hào)進(jìn)行 小波變換的步驟204，在步驟204中同時(shí)進(jìn)行信號(hào)類型和幅度判別。如類型分析，將包 括進(jìn)行無線電信號(hào)類型嘗試識(shí)別的歩驟206,如果是常見的無線電信號(hào)，進(jìn)行步驟208 對(duì)其進(jìn)行解調(diào)。如幅度分析，進(jìn)行對(duì)信號(hào)的幅度進(jìn)行分析判斷的步驟205，若泄漏信號(hào) 幅度超標(biāo)，步驟207則根據(jù)超標(biāo)情況分類進(jìn)行報(bào)警。在小波消噪的歩驟202后，實(shí)現(xiàn)效果我們可以從圖3、圖4和圖5、圖6這兩個(gè)實(shí) 例看出結(jié)果，圖3為帶有噪聲的信號(hào)圖形，圖4為消噪后的信號(hào)波形圖，圖形變的清 晰明了，大量的噪聲成分不見了，信號(hào)局部特性好，微弱信號(hào)也得到了顯現(xiàn)。其中，圖3和圖5中的信號(hào)點(diǎn)為圓圈標(biāo)示處，302和303為淹沒于噪聲中的微弱信號(hào)，在圖7 中，可以清楚的看到這兩個(gè)微弱信號(hào)被提取出來，另外502中有兩個(gè)微弱信號(hào)點(diǎn)，在 對(duì)應(yīng)的圖8中，也被提取了出來。利用小波變換提取電磁泄漏信號(hào)的智能化電磁環(huán)境測(cè)試系統(tǒng)主要通過我們的電磁 泄漏測(cè)試軟件來實(shí)現(xiàn)，其功能實(shí)現(xiàn)圖如圖9。運(yùn)行軟件進(jìn)入主界面901后，首先根據(jù)我 們的需要選定設(shè)備和環(huán)境的電磁泄漏檢測(cè)901或者電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)902的方法，軟件將 會(huì)出現(xiàn)我們相應(yīng)的操作界面，根據(jù)實(shí)際情況在操作界面上輸入基本測(cè)試信息，如測(cè) 試地點(diǎn)，測(cè)試單位，測(cè)試人員，測(cè)試日期，測(cè)試時(shí)間和備注等，這些信息將會(huì)存儲(chǔ)進(jìn) 數(shù)據(jù)庫(kù)，方便歷史查詢等。選擇電磁泄漏檢測(cè)時(shí)，需要在操作界面的測(cè)試信息欄里接著輸入我們需要測(cè)試的頻 率范圍，參考電平以及掃描次數(shù)，這些信息在滿試任務(wù)開始后，將會(huì)通過GPIB卡傳輸 給頻譜儀，控制頻譜儀進(jìn)行工作，此時(shí)頻譜儀由電腦中的軟件接管。如果選擇電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)902時(shí)，我們需要在上面的基礎(chǔ)之上添加掃描的時(shí)間，它 控制系統(tǒng)進(jìn)行電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)的工作時(shí)間；另外，需要選擇我們?cè)摥h(huán)境的歷史環(huán)境， 作為比對(duì)之用，歷史比對(duì)庫(kù)在電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)界面的右上方，如果沒有歷史的比對(duì)庫(kù)， 我們需要對(duì)電磁環(huán)境進(jìn)行掃描，生成一個(gè)比對(duì)庫(kù)。.由于所用的天線不同，需要添加不同的天線校準(zhǔn)因子來進(jìn)行校準(zhǔn)，我們?cè)谔炀€校 準(zhǔn)因子處選擇所要添加的天線校準(zhǔn)因子，系統(tǒng)會(huì)將天線因子的數(shù)據(jù)隨著各個(gè)不同的頻 段添加到測(cè)試數(shù)據(jù)中來進(jìn)行校準(zhǔn)。各個(gè)參數(shù)輸入完畢后，開始測(cè)試，系統(tǒng)開始自動(dòng)工作。測(cè)試軟件控制頻譜儀，該 部分主要是通過Labview的控制語(yǔ)言編寫而成906，頻譜儀接收天線傳遞過來的已測(cè)數(shù) 據(jù)，并將每一幀顯示的數(shù)據(jù)同步傳送給測(cè)控計(jì)算機(jī)，測(cè)控計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)，通過測(cè)試 軟件利用小波變換及相關(guān)算法從噪聲中提取出信號(hào)。由于db3小波在時(shí)域和頻域同時(shí) 具有良好的局域性，隨著支集長(zhǎng)度的增加，db3小波的分頻能力明顯增強(qiáng)，小波函數(shù)明 顯光滑，去除噪聲的效果更好，我們?cè)诒舅惴ㄖ羞x擇db3小波，四層分解，其過程如 下1 )采用db3的低頻分解濾波器Id和高頻分解濾波器hd對(duì)頻譜儀傳送給計(jì)算機(jī)的 采樣信號(hào)S進(jìn)行四層分解，分解成高頻系數(shù)CD1,CD2,CD3,CD4和低頻系數(shù) CA1,CA2,CA3,CA4;2)分別對(duì)高頻系數(shù)CD1,CD2，CD3,CD4進(jìn)行濾波處理，采用軟閾值公式*=cr^21n(")/0.6745 ，式中f/^為計(jì)算后得到的軟閾值，n為采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，C7為信號(hào)S的標(biāo)準(zhǔn)差。 濾波的高頻系數(shù)公式為<formula>formula see original document page 11</formula>式中X(/)為第/個(gè)點(diǎn)的幅度值。修改后的高頻系數(shù)為CDD1 ,CDD2,CDD3,CDD4 。3) 對(duì)低頻系數(shù)和修改后的高頻系數(shù)采用低頻重構(gòu)濾波器lr和高頻重構(gòu)濾波器hr 對(duì)信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，得到重構(gòu)后的信號(hào)S'。4) 對(duì)重構(gòu)后的信號(hào)S'提取信號(hào)特征，分為以下兩步a)利用概率確定背景閾值，這是由于背景幅度值處在同一個(gè)范圍的，該方法可以有效的克服采用極值方法中存在突變而導(dǎo)致信號(hào)錯(cuò)誤提取的問題。通過分析，背景閾值在采樣信號(hào)當(dāng)中一定為出現(xiàn)次數(shù)最多的值，首先 判斷不同幅值的個(gè)數(shù)h計(jì)算發(fā)生概率w,:A， /e[l,W。式中iV為每次采樣點(diǎn)的總數(shù)，",為第/個(gè)幅值的出現(xiàn)次數(shù)，比較得到 前三個(gè)最大的77,， ？7。，仏，R.找出對(duì)應(yīng)的三個(gè)幅度值K， K， K,確定r二K+K+K為背景閾值。3b)用重構(gòu)后的信號(hào)S'中每個(gè)頻率點(diǎn)的幅度和r進(jìn)行比較，超出部分確認(rèn) 為信號(hào)，并通過計(jì)算得到信號(hào)的帶寬。圖3至圖8是我們實(shí)際應(yīng)用中的兩個(gè)例 子，從實(shí)例中我們可以看出該方法可以有效的提取出電磁信號(hào)。 通過該算法，我們可以有效的提取出電磁泄漏信號(hào)的幅頻特性，特別是針對(duì)微弱信號(hào)。測(cè)試的實(shí)時(shí)結(jié)果將在窗口中動(dòng)態(tài)顯示，并且在下面的信號(hào)統(tǒng)計(jì)列表框中列出信 號(hào)的幅頻特性。測(cè)試結(jié)束后，獲得測(cè)試結(jié)果907，我們可以對(duì)所獲取的信號(hào)進(jìn)行排序，修改，刪除， 添加等操作，可以對(duì)圖形放大，觀看細(xì)節(jié)，并且將信號(hào)存儲(chǔ)入庫(kù)，能夠?qū)π盘?hào)庫(kù)進(jìn)行 查看和管理908，我們可以看到以前測(cè)試的歷史信息。進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理過程中，査詢我 們需要的測(cè)試數(shù)據(jù)909，通過限制相應(yīng)的查詢條件910，我們就可以一步步獲取到我們 所要的信息。對(duì)于系統(tǒng)所提取出來的信號(hào)，我們可以進(jìn)行深一步的研究，該部分在無線電信號(hào) 處理模塊904。對(duì)于所要進(jìn)行分析的信號(hào)，選定該信號(hào)，分析泄漏類型，本系統(tǒng)對(duì)常見 的無線電信號(hào)，如AM， PM， FM等信號(hào)的類型可以進(jìn)行判斷，如果判斷是AM或 者是FM調(diào)制信號(hào)，本系統(tǒng)可以進(jìn)行解調(diào)，信號(hào)解調(diào)的功能主要是通過計(jì)算機(jī)控制語(yǔ) 言控制頻譜儀進(jìn)行解調(diào)。本發(fā)明在電磁泄漏檢測(cè)和電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，對(duì)提取出來的泄漏信號(hào)進(jìn)行泄漏等級(jí) 判斷，然后自動(dòng)報(bào)警912，報(bào)警分為三個(gè)等級(jí)，為紅色，橙色，黃色。首先設(shè)定超標(biāo)閾 值，超過這個(gè)閾值表示泄漏超標(biāo)，超出部分小于5dB為黃色警報(bào)，為最低，大于10dB 的為紅色警報(bào)，中間的為橙色警報(bào)。本發(fā)明在進(jìn)行電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)的過程當(dāng)中，不僅可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行獲取，同時(shí)可進(jìn)行 步驟905對(duì)某段時(shí)間內(nèi)電磁環(huán)境動(dòng)態(tài)特性分析，電磁環(huán)境動(dòng)態(tài)特性分析也可以稱為電磁環(huán)境變化動(dòng)態(tài)分析，該分析可利用互相關(guān)算法進(jìn)行，其算法步驟如下1) 從電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)信號(hào)中選取一段對(duì)應(yīng)于時(shí)間段[,,^+7]的已測(cè)頻段信號(hào)，把它作為互相關(guān)的比對(duì)信號(hào){1(/),/=1，2...《};其中《為信號(hào)序列長(zhǎng)度，r為測(cè)試的 時(shí)間間隔；2) 選取另 一 時(shí)間段A + t]所測(cè)的相同頻段信號(hào)作為需要比對(duì)的信號(hào) {}"(/),/= 1,2 J};3) 利用互相關(guān)公式<formula>formula see original document page 13</formula>，計(jì)算它們的互相關(guān)系數(shù)，其中/二0 /=0/為偏移自變量；/=0~K;4) 利用互相關(guān)系數(shù)判斷電磁環(huán)境的改變情況，當(dāng)p"/)^0.9時(shí)，判斷電磁環(huán)境發(fā)生改變。
權(quán)利要求
1、利用小波變換提取電磁泄漏信號(hào)的電磁環(huán)境測(cè)試系統(tǒng)，其特征是，包括寬帶天線，用于接收電磁環(huán)境或電子設(shè)備周圍的泄漏電磁場(chǎng)信號(hào)，將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)；頻譜儀，對(duì)天線傳送過來的信號(hào)進(jìn)行采集、濾波、檢波，將連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字處理信號(hào)；帶有GPIB卡的測(cè)控計(jì)算機(jī)包括加載的電磁環(huán)境測(cè)試控件，用于控制頻譜儀按設(shè)定參數(shù)輸出信號(hào)；用于對(duì)得到的采集信號(hào)進(jìn)行處理。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用小波變換提取電磁泄漏信號(hào)的電磁環(huán)境測(cè)試系統(tǒng)， 其特征是所述的天線是一組覆蓋頻率為10KHz 18GHz的天線組。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用小波變換^取電磁泄漏信號(hào)的電磁環(huán)境測(cè)試系統(tǒng)， 其特征是所述的頻譜儀包括一個(gè)與測(cè)控計(jì)算機(jī)連接的通訊接口，通訊接口與安裝在 測(cè)控計(jì)算機(jī)上的GPIB卡相連，用于數(shù)據(jù)的傳輸。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用小波變換提取電磁泄漏信號(hào)的電磁環(huán)境測(cè)試系統(tǒng)， 其特征是所述的用于控制頻譜儀按設(shè)定參數(shù)輸出信號(hào)中的設(shè)定參數(shù)是測(cè)控計(jì)算機(jī)向 頻譜儀發(fā)出的測(cè)試的頻率范圍、參考電平、掃描次數(shù)；所述的按設(shè)定參數(shù)輸出信號(hào)是 頻譜儀依據(jù)頻率范圍、參考電平、掃描次數(shù)采集寬帶天線的電磁功率電平數(shù)據(jù)傳輸給 測(cè)控計(jì)算機(jī)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用小波變換提取電磁泄漏信號(hào)的電磁環(huán)境測(cè)試系統(tǒng)， 其特征是所述的電磁環(huán)境測(cè)試控件至少包括電磁泄漏信號(hào)檢測(cè)及電磁環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) 兩大功能模塊；其中電磁泄漏信號(hào)檢測(cè)模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁泄漏信號(hào)的分級(jí)報(bào)警、 信號(hào)提取、無線電特征分析；電磁環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模塊用于實(shí)現(xiàn)電磁環(huán)境連續(xù)掃描、電 磁環(huán)境變化動(dòng)態(tài)分析、歷史背景相關(guān)性分析。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用小波變換提取電磁泄漏信號(hào)的電磁環(huán)境測(cè)試系統(tǒng)，其特征是所述的對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行處理的流程步驟至少一個(gè)利用小波變換和基于概率確定背景閾值的方法進(jìn)行電磁信號(hào)的提取，至少一個(gè)利用互相關(guān)算法進(jìn)行電磁環(huán)境 動(dòng)態(tài)特性分析。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用小波變換提取電磁泄漏信號(hào)的電磁環(huán)境測(cè)試系統(tǒng)， 其特征是所述的利用小波變換和基于概率確定背景閾值的方法，其過程如下1) 采用db3的低頻分解濾波器ld和高頻分解濾波器hd對(duì)頻譜儀傳送給計(jì)算機(jī)的采樣 信號(hào)S進(jìn)行四層分解，分解成高頻系數(shù)CD1,CD2,CD3,CD4和低頻系數(shù) CA1,CA2,CA3，CA4;2) 分別對(duì)高頻系數(shù)CD1,CD2，CD3,CD4進(jìn)行濾波處理，采用軟閾值公式<formula>formula see original document page 3</formula>式中Ar為計(jì)算后得到的軟閾值，n為采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，O"為信號(hào)S的標(biāo)準(zhǔn)差； 濾波的高頻系數(shù)公式為<formula>formula see original document page 3</formula>式中，x(/)為第/個(gè)點(diǎn)的幅度值；修改后的高頻系數(shù)為CDD1,CDD2,CDD3,CDD4;3) 對(duì)低頻系數(shù)和修改后的高頻系數(shù)采用低頻重構(gòu)濾波器lr和高頻重構(gòu)濾波器hr對(duì)信 號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，得到重構(gòu)后的信號(hào)S';4) 對(duì)重構(gòu)后的信號(hào)S'提取信號(hào)特征，分為以下兩步a) 利用概率確定背景閾值，這是由于背景幅度值處在同一個(gè)范圍的，該方法可以 有效的克服采用極值方法中存在突變而導(dǎo)致信號(hào)錯(cuò)誤提取的問題；通過分析，背景閾 值在采樣信號(hào)當(dāng)中一定為出現(xiàn)次數(shù)最多的值，"首先判斷不同幅值的個(gè)數(shù)A:，計(jì)算發(fā)生 概率",=|， "[1,W;式中7V為每次采樣點(diǎn)的總數(shù)，n,為第/個(gè)幅值的出現(xiàn)次數(shù)，比較得到 最大的 7，找出對(duì)應(yīng)的幅度值F，確定它為背景閾值；b) 用重構(gòu)后的信號(hào)S'中每個(gè)頻率點(diǎn)的幅度和r進(jìn)行比較，超出部分確認(rèn)為信號(hào)， 并通過計(jì)算得到信號(hào)的帶寬。
8、根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用小波變換提取電磁泄漏信號(hào)的電磁環(huán)境測(cè)試系統(tǒng)， 其特征是所述的電磁環(huán)境變化動(dòng)態(tài)分析是利用互相關(guān)算法分析在不同時(shí)間段內(nèi)相同 頻段內(nèi)測(cè)試獲得的電磁頻譜信號(hào)改變的情況，其算法步驟如下-1) 從電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)信號(hào)中選取一段對(duì)應(yīng)于時(shí)間段[Z,，、+rl的已測(cè)頻段信號(hào)，把它作為 互相關(guān)的比對(duì)信號(hào){1(/),,'=1，2...《};其中《為信號(hào)序列長(zhǎng)度，r為測(cè)試的時(shí)間 間隔；2) 選取另 一 時(shí)間段所測(cè)的相同頻段信號(hào)作為需要比對(duì)的信號(hào){7(/)，/= 1，2."尺};3) 利用互相關(guān)公式 (y)^Vf2^n-，計(jì)算它們的互相關(guān)系數(shù)，其中y為[5>2(/)E"(0]'/2偏移自變量；y=0~K;4) 利用互相關(guān)系數(shù)判斷電磁環(huán)境的改變情況;.當(dāng)/^(力^0.9時(shí)，判斷電磁環(huán)境發(fā)生改變。
全文摘要
本發(fā)明屬于電磁環(huán)境測(cè)試系統(tǒng)，特別是利用小波變換提取電磁泄漏信號(hào)的電磁環(huán)境測(cè)試系統(tǒng)，其特征是，包括寬帶天線，用于接收電磁環(huán)境或電子設(shè)備周圍的泄漏電磁場(chǎng)信號(hào)，將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)；頻譜儀，對(duì)天線傳送過來的信號(hào)進(jìn)行采集、濾波、檢波，將連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字處理信號(hào)；帶有GPIB卡的測(cè)控計(jì)算機(jī)包括加載的電磁環(huán)境測(cè)試控件，用于控制頻譜儀按設(shè)定參數(shù)輸出信號(hào)；用于對(duì)得到的采集信號(hào)進(jìn)行處理。它使得測(cè)試結(jié)果科學(xué)準(zhǔn)確，尤其是對(duì)微弱信號(hào)的科學(xué)計(jì)算和提取，防止了人為因素對(duì)信號(hào)的誤處理；同時(shí)對(duì)電磁泄漏信號(hào)分級(jí)自動(dòng)報(bào)警能夠有效的提示工作人員泄漏信號(hào)的量級(jí)。
文檔編號(hào)G01R29/08GK101334434SQ20081015044
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者錦 田, 揚(yáng) 邱 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)