專利名稱：一種通用的電磁信號(hào)自動(dòng)搜索方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及頻譜監(jiān)測(cè)、信號(hào)偵察、電磁信息安全檢測(cè)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種電磁信號(hào)的自動(dòng)搜索方法。
背景技術(shù)：
在頻譜監(jiān)測(cè)、信號(hào)偵察、電磁信息安全檢測(cè) 等領(lǐng)域，經(jīng)常需要在復(fù)雜電磁環(huán)境下尋找具備某些特定特征的電磁信號(hào)，如非法衛(wèi)星廣播電視信號(hào)、反動(dòng)電臺(tái)信號(hào)、無(wú)線竊聽(tīng)竊照信號(hào)、信息設(shè)備電磁泄漏信號(hào)等。然而，在實(shí)際的頻譜監(jiān)測(cè)或信號(hào)偵察過(guò)程中，通常會(huì)在同一時(shí)刻接收到成千上萬(wàn)的電磁信號(hào)，在如此眾多的信號(hào)中搜索出具備某些特定特征的電磁信號(hào)，對(duì)于檢測(cè)人員而言如同大海撈針。目前常采用人工調(diào)諧搜索的解決方法，這種方法由操作人員調(diào)節(jié)接收機(jī)的信號(hào)接收頻率，選取一段待分析的信號(hào)，利用示波器觀察信號(hào)的時(shí)域波形，頻譜分析儀觀察信號(hào)的頻譜，確定信號(hào)的頻率成分，然后憑經(jīng)驗(yàn)判斷該信號(hào)是否為需要尋找的目標(biāo)信號(hào)。如果不是需要的目標(biāo)信號(hào)，則改變接收機(jī)的接收頻率，依據(jù)上述流程進(jìn)行下一個(gè)頻點(diǎn)的搜索。上述過(guò)程不斷反復(fù)，直到找到需要尋找的目標(biāo)信號(hào)為止。憑人為經(jīng)驗(yàn)調(diào)諧搜索電磁信號(hào)的方法主要存在兩方面的不足之處。首先，這種方法尋找信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)，工作效率低，同時(shí)要求檢測(cè)人員具備很強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)和豐富的操作經(jīng)驗(yàn)；其次，隨著無(wú)線電技術(shù)的不斷發(fā)展，這種方法已經(jīng)很難順利地尋找到需要的目標(biāo)信號(hào)。因?yàn)槌鲇谛畔踩慕嵌?，現(xiàn)代的各種電子信息設(shè)備普遍采用突發(fā)的方式對(duì)外發(fā)射信號(hào)，這些信號(hào)大都具有突發(fā)性、瞬態(tài)性、間歇性和時(shí)變性的特點(diǎn)，由于不知道這些信號(hào)在什么時(shí)間、什么頻率上出現(xiàn)，因此，依靠人為調(diào)諧搜索的方法發(fā)現(xiàn)這些信號(hào)的概率就會(huì)非常低，更加談不上對(duì)信號(hào)的時(shí)頻特征參數(shù)進(jìn)行人為辨識(shí)了。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種通用的電磁信號(hào)自動(dòng)搜索方法，該方法在不需要人工值守的情況下，可以自動(dòng)地完成指定特征的電磁信號(hào)的高效搜索與截獲，為頻譜監(jiān)測(cè)、信號(hào)偵察和電磁信息安全檢測(cè)提供便捷手段。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的Al)頻域掃描與閾值檢測(cè)采用FFT快速步進(jìn)方式獲取指定頻段的功率譜信息，然后采用閾值檢測(cè)技術(shù)從功率譜信息中提取出超過(guò)閾值的信號(hào)，對(duì)高于閾值的信號(hào)，依據(jù)設(shè)定的待搜索信號(hào)帶寬參數(shù)進(jìn)行過(guò)濾處理，最后形成待搜索的信號(hào)列表；A2)判斷待搜索信號(hào)列表是否存在未處理的信號(hào)，如果是執(zhí)行步驟A3，否則結(jié)束信號(hào)搜索流程；A3)定頻接收依據(jù)待處理信號(hào)的頻率、帶寬、幅度等參數(shù)設(shè)置接收機(jī)的接收通路參數(shù)，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行點(diǎn)頻接收，為后續(xù)處理提供IQ數(shù)據(jù)；A4)頻域特征提取與比對(duì)分析從待處理信號(hào)的功率譜中提取信號(hào)的頻域特征，然后與設(shè)定的待搜索信號(hào)頻域特征模板進(jìn)行匹配比對(duì)，得到頻域特征相似度系數(shù)；
A5)如果步驟A4得到的頻域特征相似度系數(shù)大于設(shè)定的相似度系數(shù)，則執(zhí)行步驟A6，否則跳轉(zhuǎn)到步驟A2，進(jìn)行下一個(gè)信號(hào)的處理；A6)調(diào)制參數(shù)識(shí)別與比對(duì)分析對(duì)信號(hào)的調(diào)制方式進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，得到信號(hào)的調(diào)制類型、符號(hào)速率等調(diào)制參數(shù)，然后與設(shè)定的待搜索信號(hào)調(diào)制參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，得到調(diào)制域特征相似度系數(shù)；A7)如果步驟A6得到的調(diào)制域特征相似度系數(shù)大于設(shè)定的相似度系數(shù)，則執(zhí)行步驟AS，否則跳轉(zhuǎn)到步驟A2，進(jìn)行下一個(gè)信號(hào)的處理；AS)信號(hào)解調(diào)與時(shí)域特征比對(duì)分析依 據(jù)步驟A6得到的調(diào)制參數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理，并對(duì)解調(diào)后的信號(hào)提取其時(shí)域特征參數(shù)，然后與設(shè)定的待搜索信號(hào)時(shí)域特征模板進(jìn)行比對(duì)，得到時(shí)域特征相似度系數(shù)；A9)如果步驟AS得到的時(shí)域特征相似度系數(shù)大于設(shè)定的相似度系數(shù)，則執(zhí)行步驟A10,否則跳轉(zhuǎn)到步驟A2，進(jìn)行下一個(gè)信號(hào)的處理；A10)當(dāng)前被處理的信號(hào)就是要搜索的目標(biāo)信號(hào)，將該信號(hào)參數(shù)加入搜索到的信號(hào)列表中，然后跳轉(zhuǎn)到步驟A2，進(jìn)行下一個(gè)信號(hào)的處理。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。圖I本發(fā)明技術(shù)流程方案；圖2頻域掃描與閾值檢測(cè)步驟；圖3.頻域特征提取與比對(duì)分析步驟；圖4.調(diào)制參數(shù)識(shí)別與比對(duì)分析步驟；圖5.信號(hào)解調(diào)與時(shí)域特征比對(duì)分析步驟
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。Al.頻域掃描與閾值檢測(cè)采用FFT快速步進(jìn)方式獲取指定頻段的功率譜信息，然后采用閾值檢測(cè)技術(shù)從功率譜信息中提取出超過(guò)閾值的信號(hào)，對(duì)高于閾值的信號(hào)，依據(jù)設(shè)定的待搜索信號(hào)帶寬參數(shù)進(jìn)行過(guò)濾處理，最后形成待搜索的信號(hào)列表；如圖2所示，該步驟又包括以下處理步驟A101.根據(jù)設(shè)定的搜索頻段，采用FFT步進(jìn)方式獲取搜索頻段內(nèi)的功率譜信息；A102.根據(jù)設(shè)定的閾值產(chǎn)生方法計(jì)算當(dāng)前閾值，可選的產(chǎn)生閾值方法有電平閾值、環(huán)境閾值、自動(dòng)閾值和文件閾值四種；A103.在功率譜信息中查找超過(guò)閾值的信號(hào)，對(duì)高于閾值的信號(hào)，提取其頻率、帶寬、幅度等信號(hào)參數(shù)；A104.將超過(guò)閾值的當(dāng)前信號(hào)帶寬與設(shè)定的待搜索信號(hào)帶寬進(jìn)行比較，如果當(dāng)前信號(hào)帶寬在設(shè)定的待搜索信號(hào)帶寬范圍內(nèi)，則將當(dāng)前信號(hào)加入到待搜索信號(hào)列表中；A105.如果查找超過(guò)閾值信號(hào)的操作完成，則執(zhí)行步驟A106，否則跳轉(zhuǎn)到步驟A103，查找下一個(gè)超過(guò)閾值的信號(hào)。A106.頻域掃描與閾值檢測(cè)過(guò)程結(jié)束，得到待搜索信號(hào)列表。A2.判斷待搜索信號(hào)列表是否存在未處理的信號(hào)，如果是執(zhí)行步驟A3，否則結(jié)束信號(hào)搜索流程；A3.定頻接收依據(jù)待處理信號(hào)的頻率、帶寬、幅度等參數(shù)設(shè)置接收機(jī)的接收通路參數(shù)，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行點(diǎn)頻接收，為后續(xù)處理提供IQ數(shù)據(jù)；A4.頻域特征提取與比對(duì)分析從待處理信號(hào)的功率譜中提取信號(hào)的頻域特征，然后與設(shè)定的待搜索信號(hào)頻域特征模板進(jìn)行匹配比對(duì)，得到頻域特征相似度系數(shù)；如圖3所示，該步驟又包括以下處理步驟A401.對(duì)當(dāng)前信號(hào)的IQ數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT處理，得到信號(hào)的功率譜曲線；A402.采用C2連續(xù)的三次NURBS曲線作為插值曲線來(lái)擬合信號(hào)的功率譜曲線，得到當(dāng)前信號(hào)頻譜的NURBS曲線；A403.將當(dāng)前信號(hào)頻譜的NURBS曲線與設(shè)定的待搜索信號(hào)頻譜的NURBS曲線(稱為頻域特征模板)進(jìn)行匹配比對(duì)，得到信號(hào)的頻域特征相似度系數(shù)。待搜索信號(hào)頻譜的NURBS曲線是事先根據(jù)用戶提供的待搜索信號(hào)頻譜，采用步驟A402相同方法產(chǎn)生的。A5.如果步驟A4得到的頻域特征相似度系數(shù)大于設(shè)定的相似度系數(shù)，則執(zhí)行步驟A6，否則跳轉(zhuǎn)到步驟A2，進(jìn)行下一個(gè)信號(hào)的處理；A6.調(diào)制參數(shù)識(shí)別與比對(duì)分析對(duì)信號(hào)的調(diào)制方式進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，得到信號(hào)的調(diào)制類型、符號(hào)速率等調(diào)制參數(shù)，然后與設(shè)定的待搜索信號(hào)調(diào)制參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，得到調(diào)制域特征相似度系數(shù)；如圖4所示，該步驟又包括如下處理步驟A601.根據(jù)輸入的IQ信號(hào)數(shù)據(jù)，提取信號(hào)的基本特征參數(shù)，具體包括瞬時(shí)幅度、瞬時(shí)頻率、功率譜、平方譜、四次方譜、八次方譜等；A602.依據(jù)信號(hào)的基本特征參數(shù)，進(jìn)一步提取分類特征參數(shù)，具體包括反映信號(hào)包絡(luò)變化率參數(shù)、反映信號(hào)瞬時(shí)頻率緊致性參數(shù)、反映信號(hào)瞬時(shí)幅度緊致性參數(shù)等；A603.依據(jù)上述提取的信號(hào)基本特征參數(shù)和分類特征參數(shù)進(jìn)行信號(hào)調(diào)制方式的綜合判斷決策，得到信號(hào)的調(diào)制類型、符號(hào)速率等調(diào)制參數(shù)；A604.將當(dāng)前信號(hào)的調(diào)制參數(shù)與設(shè)定的待搜索信號(hào)調(diào)制參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，得到調(diào)制域特征相似度系數(shù)。A7.如果步驟A6得到的調(diào)制域特征相似度系數(shù)大于設(shè)定的相似度系數(shù)，則執(zhí)行步驟AS，否則跳轉(zhuǎn)到步驟A2，進(jìn)行下一個(gè)信號(hào)的處理；AS.信號(hào)解調(diào)與時(shí)域特征比對(duì)分析依據(jù)步驟A6得到的調(diào)制參數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理，并對(duì)解調(diào)后的信號(hào)提取其時(shí)域特征參數(shù)，然后與設(shè)定的待搜索信號(hào)時(shí)域特征模板進(jìn)行比對(duì)，得到時(shí)域特征相似度系數(shù)；如圖5所示，該步驟又包括以下處理步驟A801.依據(jù)步驟A6得到的信號(hào)調(diào)制參數(shù)，對(duì)當(dāng)前信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理；A802.采用C2連續(xù)的三次NURBS曲線對(duì)解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)擬合，得到當(dāng)前信號(hào)的NURBS曲線；A803.將當(dāng)前信號(hào)的NURBS曲線與設(shè)定的待搜索信號(hào)的NURBS曲線(稱為時(shí)域特征模板)進(jìn)行匹配比對(duì)，得到信號(hào)的時(shí)域特征相似度系數(shù)。待搜索信號(hào)的NURBS曲線是事先根據(jù)用戶提供的待搜索信號(hào)時(shí)域波形，采用步驟A802相同方法產(chǎn)生的。A9.如果步驟AS得到的時(shí)域特征相似度系數(shù)大于設(shè)定的相似度系數(shù)，則執(zhí)行步驟 A10,否則跳轉(zhuǎn)到步驟A2，進(jìn)行下一個(gè)信號(hào)的處理；A10.當(dāng)前被處理的信號(hào)就是要搜索的目標(biāo)信號(hào)，將該信號(hào)參數(shù)加入搜索到的信號(hào)列表中，然后跳轉(zhuǎn)到步驟A2，進(jìn)行下一個(gè)信號(hào)的處理。
權(quán)利要求
1.一種通用的電磁信號(hào)自動(dòng)搜索方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟I.頻域掃描與閾值檢測(cè)采用FFT快速步進(jìn)方式獲取指定頻段的功率譜信息，然后采用閾值檢測(cè)技術(shù)從功率譜信息中提取出超過(guò)閾值的信號(hào)，對(duì)高于閾值的信號(hào)，依據(jù)設(shè)定的待搜索信號(hào)帶寬參數(shù)進(jìn)行過(guò)濾處理，最后形成待搜索的信號(hào)列表； 步驟2.判斷待搜索信號(hào)列表是否存在未處理的信號(hào)，如果是則依據(jù)待處理信號(hào)的頻率、帶寬、幅度等參數(shù)設(shè)置接收機(jī)的接收通路參數(shù)，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行點(diǎn)頻接收，為后續(xù)處理提供IQ數(shù)據(jù)，否則結(jié)束信號(hào)搜索流程； 步驟3.頻域特征提取與比對(duì)分析從待處理信號(hào)的功率譜中提取信號(hào)的頻域特征，然后與設(shè)定的待搜索信號(hào)頻域特征模板進(jìn)行匹配比對(duì)，得到頻域特征相似度系數(shù)； 步驟4.如果步驟3得到的頻域特征相似度系數(shù)大于設(shè)定的相似度系數(shù)，則執(zhí)行步驟5，否則跳轉(zhuǎn)到步驟2，進(jìn)行下一個(gè)信號(hào)的處理； 步驟5.調(diào)制參數(shù)識(shí)別與比對(duì)分析對(duì)信號(hào)的調(diào)制方式進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，得到信號(hào)的調(diào)制類型、符號(hào)速率等調(diào)制參數(shù)，然后與設(shè)定的待搜索信號(hào)調(diào)制參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，得到調(diào)制域特征相似度系數(shù)； 步驟6.如果步驟5得到的調(diào)制域特征相似度系數(shù)大于設(shè)定的相似度系數(shù)，則執(zhí)行步驟7，否則跳轉(zhuǎn)到步驟2，進(jìn)行下一個(gè)信號(hào)的處理； 步驟7.信號(hào)解調(diào)與時(shí)域特征比對(duì)分析依據(jù)步驟5得到的調(diào)制參數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理，并對(duì)解調(diào)后的信號(hào)提取其時(shí)域特征參數(shù)，然后與設(shè)定的待搜索信號(hào)時(shí)域特征模板進(jìn)行比對(duì)，得到時(shí)域特征相似度系數(shù)； 步驟8.如果步驟7得到的時(shí)域特征相似度系數(shù)大于設(shè)定的相似度系數(shù)，則執(zhí)行步驟9，否則跳轉(zhuǎn)到步驟2，進(jìn)行下一個(gè)信號(hào)的處理； 步驟9.當(dāng)前被處理的信號(hào)就是要搜索的目標(biāo)信號(hào)，將該信號(hào)參數(shù)加入搜索到的信號(hào)列表中，然后跳轉(zhuǎn)到步驟2，進(jìn)行下一個(gè)信號(hào)的處理。
2.如權(quán)利要求I所述的通用的電磁信號(hào)自動(dòng)搜索方法，其特征在于步驟I的頻域掃描與閾值檢測(cè)包括以下步驟 步驟I. I根據(jù)設(shè)定的搜索頻段，采用FFT步進(jìn)方式獲取搜索頻段內(nèi)的功率譜信息；步驟I. 2根據(jù)設(shè)定的閾值產(chǎn)生方法計(jì)算當(dāng)前閾值，可選的產(chǎn)生閾值方法有電平閾值、環(huán)境閾值、自動(dòng)閾值和文件閾值四種； 步驟I. 3在功率譜信息中查找超過(guò)閾值的信號(hào)，對(duì)高于閾值的信號(hào)，提取其頻率、帶寬、幅度等信號(hào)參數(shù)； 步驟I. 4將超過(guò)閾值的當(dāng)前信號(hào)帶寬與設(shè)定的待搜索信號(hào)帶寬進(jìn)行比較，如果當(dāng)前信號(hào)帶寬在設(shè)定的待搜索信號(hào)帶寬范圍內(nèi)，則將當(dāng)前信號(hào)加入到待搜索信號(hào)列表中； 步驟I. 5如果查找超過(guò)閾值信號(hào)的操作完成，則執(zhí)行步驟I. 6，否則跳轉(zhuǎn)到步驟I. 3，查找下一個(gè)超過(guò)閾值的信號(hào)。
步驟I. 6頻域掃描與閾值檢測(cè)過(guò)程結(jié)束，得到待搜索信號(hào)列表。
3.如權(quán)利要求I所述的通用的電磁信號(hào)自動(dòng)搜索方法，其特征在于步驟3的頻域特征提取與比對(duì)分析包括以下步驟 步驟3. I對(duì)當(dāng)前信號(hào)的IQ數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT處理，得到信號(hào)的功率譜曲線； 步驟3. 2采用C2連續(xù)的三次NURBS曲線作為插值曲線來(lái)擬合信號(hào)的功率譜曲線，得到當(dāng)前信號(hào)頻譜的NURBS曲線； 步驟3. 3將當(dāng)前信號(hào)頻譜的NURBS曲線與設(shè)定的待搜索信號(hào)頻譜的NURBS曲線進(jìn)行匹配比對(duì)，得到信號(hào)的頻域特征相似度系數(shù)，待搜索信號(hào)頻譜的NURBS曲線是事先根據(jù)用戶提供的待搜索信號(hào)頻譜，采用步驟3. 2相同方法產(chǎn)生的。
4.如權(quán)利要求I所述的通用的電磁信號(hào)自動(dòng)搜索方法，其特征在于步驟5的調(diào)制參數(shù)識(shí)別與比對(duì)分析包括以下步驟 步驟5. I根據(jù)輸入的IQ信號(hào)數(shù)據(jù)，提取信號(hào)的基本特征參數(shù)，具體包括瞬時(shí)幅度、瞬時(shí)頻率、功率譜、平方譜、四次方譜、八次方譜等； 步驟5. 2依據(jù)信號(hào)的基本特征參數(shù)，進(jìn)一步提取分類特征參數(shù)，具體包括反映信號(hào)包絡(luò)變化率參數(shù)、反映信號(hào)瞬時(shí)頻率緊致性參數(shù)、反映信號(hào)瞬時(shí)幅度緊致性參數(shù)等； 步驟5. 3依據(jù)上述提取的信號(hào)基本特征參數(shù)和分類特征參數(shù)進(jìn)行信號(hào)調(diào)制方式的綜合判斷決策，得到信號(hào)的調(diào)制類型、符號(hào)速率等調(diào)制參數(shù)； 步驟5. 4將當(dāng)前信號(hào)的調(diào)制參數(shù)與設(shè)定的待搜索信號(hào)調(diào)制參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，得到調(diào)制域特征相似度系數(shù)。
5.如權(quán)利要求I所述的通用的電磁信號(hào)自動(dòng)搜索方法，其特征在于步驟7的信號(hào)解調(diào)與時(shí)域特征比對(duì)分析包括以下步驟 步驟7. I依據(jù)步驟5得到的信號(hào)調(diào)制參數(shù)，對(duì)當(dāng)前信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理； 步驟7. 2采用C2連續(xù)的三次NURBS曲線對(duì)解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行擬合，得到當(dāng)前信號(hào)的NURBS曲線； 步驟7. 3將當(dāng)前信號(hào)的NURBS曲線與設(shè)定的待搜索信號(hào)的NURBS曲線進(jìn)行匹配比對(duì)，得到信號(hào)的時(shí)域特征相似度系數(shù)。待搜索信號(hào)的NURBS曲線是事先根據(jù)用戶提供的待搜索信號(hào)時(shí)域波形，采用步驟7. 2相同方法產(chǎn)生的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通用的電磁信號(hào)自動(dòng)搜索方法，主要包括如下步驟1)進(jìn)行頻域掃描與閾值檢測(cè)，形成待搜索信號(hào)列表；2)對(duì)待搜索信號(hào)列表中信號(hào)進(jìn)行頻域特征提取，并與設(shè)定的待搜索信號(hào)頻域特征進(jìn)行匹配；3)對(duì)通過(guò)頻域特征匹配的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制參數(shù)識(shí)別，并與設(shè)定的待搜索信號(hào)調(diào)制參數(shù)進(jìn)行匹配；4)對(duì)通過(guò)調(diào)制參數(shù)匹配的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理和時(shí)域特征參數(shù)提取，然后與設(shè)定的待搜索信號(hào)時(shí)域特征進(jìn)行匹配，如果相似度大于設(shè)定的相似度系數(shù)，則當(dāng)前被處理信號(hào)就是要搜索的目標(biāo)信號(hào)。本發(fā)明所述方法，可以在不需要人工參與的情況下，自動(dòng)地搜索出具備某些特定特征的電磁信號(hào)，可以顯著地提高信號(hào)的截獲概率，極大地提升檢測(cè)人員的工作效率。
文檔編號(hào)H04B17/00GK102780534SQ20121023090
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
發(fā)明者向長(zhǎng)波, 許建華 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所