[发明专利]基于双FFT的宽带自动检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线电监测领域，尤其涉及一种的宽带自动检测方法。

背景技术

随着无线通信量的不断增加，对空中无线电信号进行全面监测处理也面临着新的挑战。传统的窄带扫描监测处理的工作模式已经不再适合现代自动处理流程的需要。尤其是在无线电管理和军事侦察部门急需一种能快速有效地对空中复杂环境中的信号进行自动检测发现的方法。

为了快速有效地对空中无线电信号进行监测处理，目前基本上都是先通过采用宽带接收机获得空中无线电信号的宽带时域数据，然后采用数字信号处理技术获得无线电信号频谱，最后采用一定检测算法和准确来发现信号。其中，为了获得信号的频谱分布情况，需要采用傅里叶变换获得信号谱数据。基于快速傅里叶变换(FFT)的周期图方法是目前采用的最流行的谱估计方法之一。FFT变换处理过程需要输入一定长度的信号，对于一定采样速率(Fs)的数字信号也就是一定点数(Nfft)的采样信号(其中Nfft一般是2的幂次方)，然后对输入信号加窗并采用通用或专用的DSP芯片完成其计算，最后就可以获得离散的谱数据。信号频谱在时域上的区分能力是由输入的信号长度决定。根据测不准原理，该谱数据的频率分辨率与计算谱数据的长度成反比。也就是说，频率分辨率df＝k*Fs/Nfft，其中k是由加窗函数的类型决定。在实际处理过程中，根据频率分辨率和旁瓣抑制能力的要求，可以选择不同的窗函数类型，比如：矩形窗、汉明窗、高斯窗、布莱克窗。尽管频率分辨率将受到窗函数的影响，但是在采用速率一定的情况下FFT长度是决定分辨率的根本原因。

目前各种宽带检测系统都是利用宽带接收数据进行固定分辨率的FFT处理后，再对谱数据进行宽带自动检测，从而分析空中信号分布情况及特点。这在很大程度上提高了对空中信号监测处理的效率；但是，这种处理模式只是通过时域数据进行一种固定长度的FFT处理而获得固定分辨率的频谱，这将限定其对信号的分辨率，包括频域和时域分辨率。这将使得检测过程提取的信号特征参数受分辨率影响较大，难以确保这些特征参数在时域和频域都能较为准确、可靠地反应信号真实特征。比如：在一定带宽范围内同时存在时域突发信号和带宽较窄的信号。如果采用一种固定分辨率的谱数据进行信号自动检测就不能满足可靠检测的实际要求。

通过采用双FFT变换来获得不同分辨率的信号频谱，这对信号检测具有重要的意义；但是，在处理过程中也将明显增加运算量。在现有的处理能力下，对宽带较宽的时域数据进行点数较多(如：256k)的实时FFT本身就具有一定的难度；如果再增加不同分辨率的FFT运算量，这无疑将给宽带检测系统增加运算量，给系统具体实现增加难度。

根据测不准原理，某一帧谱数据的频率分辨率和时间分辨率之积不会小于某个常数。也就是说，为了获得较高的频率分辨率就需要牺牲时间分辨率；反之，要获得较高的时间分辨就需要牺牲频率分辨率。采用固定长度的FFT估计的信号频谱将限定其对信号的区分能力。

因此，如果是通过固定长度的FFT变换获得的频谱，其检测提取的信号特征参数受FFT长度影响较大，难以确保这些特征参数在时域和频域都能较为准确、可靠地反应信号真实特征。这样就不能适应同时具有对时间分辨率要求较高的突发信号和对频率分辨率要求较高的窄带信号的情形。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于双FFT的宽带自动检测方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于双FFT的宽带自动检测方法，包括以下步骤：

1)根据宽带检测设置的时间分辨率(dt)和频率分辨率(df)要求设定估计不同分辨率频谱进行FFT的点数；

其中，频率分辨率较高的FFT点数为Nfft1，时间分辨率较高的FFT点数为Nfft2，且Nfft1＝K*Nfft2，Nfft 1和Nfft2均为2的幂次方；

2)以采样速率为F s通过A/D采集将被测模拟信号转换为数字信号，并获得Nfft1点长度的采样数据；

3)对长度为Nfft 1的信号分别进行一次点数为Nfft 1和K次点数为Nfft2的快速傅里叶变换，从而获得不同分辨率的信号频谱；

4)分别对所获得的频率分辨率较高的频谱和时间分辨率较高的K帧频谱进行噪声基底估计；

5)对不同分辨率的频谱进行有效能量检测，从而获得频域、时域以及能量特征参数；

其中，采用时间分辨率较高K帧谱数据来估计有效能量的出现时刻，同时将其检测的频域或能量参数用来辅助频率分辨率较高的谱数据进行检测；