[发明专利]一种基于核函数的微弱信号检测方法

说明书

本发明公开了一种基于核函数的微弱信号检测方法，能够在不同噪声环境和缓慢变化的背景环境下实现微弱信号的检测，所述方法包括：将目标信号从欧式空间通过合适核函数映射到特征空间，计算同一目标信号的两个相邻的信号片段在特征空间中的距离，如果距离大于阈值，则两个信号片段存在差异，判定其中一个信号片段存在微弱信号。本发明的方法能够在很低的信噪比的情况下检测到微弱信号；并且可以检测不同背景不同噪声环境下的微弱信号。

技术领域

本发明涉及信号检测领域，具体涉及一种基于核函数的微弱信号检测方法。

背景技术

强噪声背景下微弱特征信号检测，一直是工程应用领域的难题。微弱特征信号检测方法日新月异，从传统的频谱分析、相关检测、取样积分和时域平均方法到新近发展起来的小波分析理论、神经网络、混沌振子、高阶统计量，随机共振等方法，在微弱特征信号检测中均有广泛的应用。

微弱信号检测在微弱故障检测、应急救援中的微目标检测、生物医学中的胎儿心电和脑电信号监测等众多领域有着广泛的应用。由于信号受到其它信号的干扰和复杂背景噪声的污染，由于噪声的复杂性和随机性，一般的时域波形和频谱分析方法很难实现微弱信号的有效提取。因此研究一种能够适用多种场景的微弱信号检测方法是具有意义的。

发明内容

本发明的目的在于克服目前微弱信号检测存在的上述缺陷，提出一种基于核函数的微弱信号检测方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于核函数的微弱信号检测方法，能够在不同噪声环境和缓慢变化的背景环境下实现微弱信号的检测，所述方法包括：

将目标信号从欧式空间通过合适核函数映射到特征空间，计算同一目标信号的两个相邻的信号片段在特征空间中的距离，如果距离大于阈值，则两个信号片段存在差异，判定其中一个信号片段存在微弱信号。

作为上述方法的一种改进，所述方法具体包括：

步骤1)选取合适的核函数f_F(x,y)；在目标信号的始端设置窗口S；

步骤2)目标信号在窗口S内采样得到和

以x_i为起点信号长度为ω的信号片段；是以x_i+d为起点信号长度为ω的信号片段；d为时间延迟，

步骤3)判断是否成立，为分割阈值；N为目标信号的总长度；如果成立，则判断信号x_i+d有微弱信号，否则，转入步骤4)；

步骤4)窗口S以步长Step在目标信号上滑动，转入步骤2)，直到窗口滑到信号末端。

作为上述方法的一种改进，在步骤1)之前采用小波变换对目标信号进行预处理。

作为上述方法的一种改进，所述步骤1)的核函数f_F(x,y)满足：

1)

2)|f_F(x,y)|＝|f_F(y,x)|,|f_F(x,x)|＝a，a为常数；

3)(x_i-x_i+1)(y_i-y_i+1)≥0；其中x_i为信号x的i时刻的值，y_i为信号y的i时刻的值。

作为上述方法的一种改进，所述核函数f_F(x,y)为：

其中，n为信号片段的长度。

本发明的优势在于：

1、本发明的方法能够在很低的信噪比的情况下检测到微弱信号；