应用形态学的自适应门限干扰检测算法
发布时间:2021-12-30 14:10
该文针对通信信号中背景噪声复杂的问题,应用数字形态学的信号预处理方法,能较好地滤除背景噪声;又由于单一门限值难以实现对不同宽度干扰的检测,提出一种应用形态学自适应门限的干扰检测算法。此算法首先对信号谱线进行功率谱估计,然后利用形态学的方法进行预处理,再根据信号功率谱的分布情况,选取不同的门限值,实现门限的自适应,为检测不同占有用信号带宽大小的窄带干扰提供了有效的方法。该文提出的方法不会受噪底变化的影响,计算量小,复杂度较低,适用于星上卫星通信的实时频谱监测。经过Matlab仿真实验得出,当采用结构元素长度为25的扁平型结构元素时,通过形态学中的膨胀预处理方法以及自适应门限可以得到检测效果比传统的连续均值去除算法(CME)算法有6 dB以上的提升。
【文章来源】:信号处理. 2020,36(04)北大核心CSCD
【文章页数】:9 页
【部分图文】:
预处理后信号模型
d4的值近似反映了干扰的带宽大小。如果比较大说明干扰的带宽比较大并且干扰的功率比较大或者干扰数目比较多,如果比较小说明干扰的带宽比较小或者干扰数目较少,可以通过搜索确定干扰的位置。d3比较大的情况下,说明信号的毛刺比较多信号还不是很平稳。d2的值比较小的时候说明底噪的起伏不是很大或者干扰的带宽较小,信号还是在干噪比比较小的情况下,如果d2的值比较大时说明底噪起伏很大。d1越大说明底噪信号占据的频段越宽或者干扰信号不存在。结合d3+d4的值分析,当d3+d4的值比较大的情况下可以大概得到干扰信号的频带宽度大,信号的均值还是很大的,如果直接采用均值作为门限值的话,可能会出现漏警的情况。再结合d2+d3的值,当d2+d3的值也比较大(此时说明干扰信号的干噪比比较小,频谱还不是很稳定),同时还要考虑d1、d4的大小,如果d1大于d4说明功率谱值还是比较集中在中间的两个区间,均值大小一般,如果选择均值作为门限,那么就会出现较多的虚警;如果d1小于d4,均值会整体比之前上移,但是也可能存在虚警或漏警的情况。
仿真的整个频段带宽为25 kHz,分别加入不同占有用信号带宽大小的窄带干扰信号。针对不同占有用信号带宽大小的窄带干扰相关公式定义,Nr为蒙特卡洛的总次数,Nd为此次干扰信号被检测出来的次数,Nf为某次检测出来虚警点数。由于信号在求功率谱的时候会出现频谱泄露,因此我们在干扰信号存在的范围左右分别增加500 Hz,即如果在这些频段检测到干扰存在,并且检测到的干扰的点数除以原本的干扰点的个数大于等于80%,我们就认为是检测成功记为1。虚警点数就是原本不是干扰但是检测为干扰的点数。检测概率Pd的定义如下:
【参考文献】:
期刊论文
[1]基于底噪拟合的Ku频段卫星频谱信号检测方法[J]. 白晓东,朱文登,刘波,张更新,洪涛,胡婧. 南京邮电大学学报(自然科学版). 2019(03)
[2]基于形态学运算的子带频谱检测算法[J]. 李敏乐,毕大平,韩佳辉. 探测与控制学报. 2017(04)
[3]一种基于统计直方图的信号检测算法[J]. 张玉龙,张更新,胡婧,谢智东,胡相誉. 军事通信技术. 2017(01)
[4]基于形态学的通信信号搜索预处理方法[J]. 王登超,江桦,裴立业. 通信技术. 2017(03)
[5]应用形态学滤波的卫星通信窄带干扰检测新方法[J]. 胡婧,边东明,谢智东,李永强. 计算机科学. 2016(10)
[6]Welch功率谱估计算法仿真及分析[J]. 张峰,石现峰,张学智. 西安工业大学学报. 2009(04)
[7]一种基于路由信息能量有效的无线传感器网MAC协议[J]. 刘阿娜,李琳,于宏毅,李宏. 电子与信息学报. 2008(01)
硕士论文
[1]分布式微机母线保护的研究[D]. 李伟.西南交通大学 2008
[2]基于数学形态学的故障行波测距方法研究[D]. 张杰.昆明理工大学 2005
本文编号:3558356
【文章来源】:信号处理. 2020,36(04)北大核心CSCD
【文章页数】:9 页
【部分图文】:
预处理后信号模型
d4的值近似反映了干扰的带宽大小。如果比较大说明干扰的带宽比较大并且干扰的功率比较大或者干扰数目比较多,如果比较小说明干扰的带宽比较小或者干扰数目较少,可以通过搜索确定干扰的位置。d3比较大的情况下,说明信号的毛刺比较多信号还不是很平稳。d2的值比较小的时候说明底噪的起伏不是很大或者干扰的带宽较小,信号还是在干噪比比较小的情况下,如果d2的值比较大时说明底噪起伏很大。d1越大说明底噪信号占据的频段越宽或者干扰信号不存在。结合d3+d4的值分析,当d3+d4的值比较大的情况下可以大概得到干扰信号的频带宽度大,信号的均值还是很大的,如果直接采用均值作为门限值的话,可能会出现漏警的情况。再结合d2+d3的值,当d2+d3的值也比较大(此时说明干扰信号的干噪比比较小,频谱还不是很稳定),同时还要考虑d1、d4的大小,如果d1大于d4说明功率谱值还是比较集中在中间的两个区间,均值大小一般,如果选择均值作为门限,那么就会出现较多的虚警;如果d1小于d4,均值会整体比之前上移,但是也可能存在虚警或漏警的情况。
仿真的整个频段带宽为25 kHz,分别加入不同占有用信号带宽大小的窄带干扰信号。针对不同占有用信号带宽大小的窄带干扰相关公式定义,Nr为蒙特卡洛的总次数,Nd为此次干扰信号被检测出来的次数,Nf为某次检测出来虚警点数。由于信号在求功率谱的时候会出现频谱泄露,因此我们在干扰信号存在的范围左右分别增加500 Hz,即如果在这些频段检测到干扰存在,并且检测到的干扰的点数除以原本的干扰点的个数大于等于80%,我们就认为是检测成功记为1。虚警点数就是原本不是干扰但是检测为干扰的点数。检测概率Pd的定义如下:
【参考文献】:
期刊论文
[1]基于底噪拟合的Ku频段卫星频谱信号检测方法[J]. 白晓东,朱文登,刘波,张更新,洪涛,胡婧. 南京邮电大学学报(自然科学版). 2019(03)
[2]基于形态学运算的子带频谱检测算法[J]. 李敏乐,毕大平,韩佳辉. 探测与控制学报. 2017(04)
[3]一种基于统计直方图的信号检测算法[J]. 张玉龙,张更新,胡婧,谢智东,胡相誉. 军事通信技术. 2017(01)
[4]基于形态学的通信信号搜索预处理方法[J]. 王登超,江桦,裴立业. 通信技术. 2017(03)
[5]应用形态学滤波的卫星通信窄带干扰检测新方法[J]. 胡婧,边东明,谢智东,李永强. 计算机科学. 2016(10)
[6]Welch功率谱估计算法仿真及分析[J]. 张峰,石现峰,张学智. 西安工业大学学报. 2009(04)
[7]一种基于路由信息能量有效的无线传感器网MAC协议[J]. 刘阿娜,李琳,于宏毅,李宏. 电子与信息学报. 2008(01)
硕士论文
[1]分布式微机母线保护的研究[D]. 李伟.西南交通大学 2008
[2]基于数学形态学的故障行波测距方法研究[D]. 张杰.昆明理工大学 2005
本文编号:3558356
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/3558356.html