基于无线电信号频谱特征模板的信号识别方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于无线电信号频谱特征模板的信号识别方法，该方法包括：通过提取多种无线电信号的频谱特征，构建信号模板库；根据所述信号模板库中信号模板的表现形式，对待识别信号进行预处理；将预处理后的待识别信号与所述信号频谱模板库进行比较和匹配，获得所述待识别信号的类型和频谱特征参数。本发明专利技术还提供了一种基于无线电信号频谱特征模板的信号识别系统，包括模板构建单元、预处理单元及匹配单元。本发明专利技术能够通过频谱模板表征各种类的信号，并在保证信号识别准确性的基础上进一步简化了信号识别算法。

【技术实现步骤摘要】
基于无线电信号频谱特征模板的信号识别方法及系统
本专利技术涉及无线通信
，具体涉及基于无线电信号频谱特征模板的信号识别方法及系统。
技术介绍
随着无线通信技术的快速发展，可用频谱资源日益紧缺，与此同时，大量新型用频系统不断投入使用也加剧了频谱资源的紧缺性。因此大量用频设备工作于相邻频段，易产生相互干扰，使得无线网络电磁空间环境变得日益恶化。伴随着时代的进步，越来越多的特种设备向着小型化发展，导致了大量用频设备集中于狭小区域，使得多种设备之间的干扰频率大大增加。无线电信号识别技术被广泛应用于干扰源排查领域，可以使干扰排查变得更快速。目前，无线电识别技术主要研究方向是通过提取无线电信号特征(中心频率、带宽、码率、调制方式等)，利用模式识别的方法进行信号识别。现有研究中的信号识别对象都是调制信号，没有考虑到实际更为复杂的无线通信环境对信号产生的影响。如专利“一种信号识别的方法”，利用各类信号功率谱的形态学包络构造了信号模板，模板表述复杂致使信号识别过程在实现过程中比较繁琐，难以应用。因此，现有信号识别方法是将信号特征进行提取，根据不同信号特征一步一步地排除信号最终得到信号识别结构，识别过程繁琐。且现有信号识别针对的均为调制信号，如正交相移键控(QuadraturePhaseShiftKeying，QPSK)信号、正交振幅调制(QuadratureAmplitudeModulation，QAM)信号等，并未考虑实际信号的其它编码、发送信息等的差异对信号频谱造成的影响。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种基于无线电信号频谱特征模板的信号识别方法及系统，能够通过频谱模板表征各种类的信号，并在保证信号识别准确性的基础上进一步简化信号识别算法。第一方面，本专利技术提供了一种基于无线电信号频谱特征模板的信号识别方法，所述方法包括：通过提取多种无线电信号的频谱特征，构建信号模板库；根据所述信号模板库中信号模板的表现形式，对待识别信号进行预处理；将预处理后的待识别信号与所述信号模板库的信号模板进行比较和匹配，获得所述待识别信号的类型和特征参数。优选地，所述通过提取多种无线电信号的频谱特征，构建信号模板库，包括：对多种无线电信号进行滤波、采样和变换，获得频域信号；采用领域平均法对所述频域信号进行平滑处理；对平滑处理后的信号进行量化变化，形成阶梯信号，得到信号模板。优选地，所述根据所述信号模板库中信号模板的表现形式，对待识别信号进行预处理，包括：根据预设的带宽对待识别的信号进行滤波；对滤波后的信号进行平滑处理及量化变换，获得预处理后的阶梯信号。优选地，所述将预处理后的待识别信号与所述信号模板库的信号模板进行比较和匹配，获得所述待识别信号的类型和特征参数，包括：获得所述待识别信号的中心频率与所述信号模板库中的各信号模板中心频率的差值，若所述差值大于第一预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板不匹配；若所述差值小于第一预设值，获得所述待识别信号预设带宽与所述信号模板预设带宽的差值，若所述差值大于第二预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板不匹配；若所述差值小于第二预设值，计算所述待识别信号与所述信号模板的综合偏差值，若所述综合偏差值大于第三预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板不匹配；若所述综合偏差值小于第三预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板匹配，并获得所述待识别信号的类型和特征参数。优选地，所述综合偏差值为：r＝abs(r1)+abs(r2)+abs(r3)其中，r为所述综合偏差值，r1为待识别信号与信号模板的3dB带宽内功率的差值与信号模板的3dB带宽内功率值的比，r2为待识别信号与信号模板的10dB带宽内功率的差值与信号模板的10dB带宽内功率值的比，r3为待识别信号与信号模板在10dB带宽内的功率均方差与信号模板的10dB带宽内功率值的比。第二方面，本专利技术提供了一种基于无线电信号频谱特征模板的信号识别系统，所述系统包括：模板构建单元，用于通过提取多种无线电信号的频谱特征，构建信号模板库；预处理单元，用于根据所述信号模板库中信号模板的表现形式，对待识别信号进行预处理；匹配单元，用于将预处理后的待识别信号与所述信号模板库的信号模板进行比较和匹配，获得所述待识别信号的类型和特征参数。优选地，所述模板构建单元，具体用于：对多种无线电信号进行滤波、采样和变换，获得频域信号；采用领域平均法对所述频域信号进行平滑处理；对平滑处理后的信号进行量化变化，形成阶梯信号，得到信号模板。优选地，所述预处理单元，具体用于：根据预设的带宽对待识别的信号进行滤波；对滤波后的信号进行平滑处理及量化变换，获得预处理后的阶梯信号。优选地，所述匹配单元，具体用于：获得所述待识别信号的中心频率与所述信号模板库中的各信号模板中心频率的差值，若所述差值大于第一预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板不匹配；若所述差值小于第一预设值，获得所述待识别信号预设带宽与所述信号模板预设带宽的差值，若所述差值大于第二预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板不匹配；若所述差值小于第二预设值，计算所述待识别信号与所述信号模板的综合偏差值，若所述综合偏差值大于第三预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板不匹配；若所述综合偏差值小于第三预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板匹配，并获得所述待识别信号的类型和特征参数。优选地，所述综合偏差值为：r＝abs(r1)+abs(r2)+abs(r3)其中，r为所述综合偏差值，r1为待识别信号与信号模板的3dB带宽内功率的差值与信号模板的3dB带宽内功率值的比，r2为待识别信号与信号模板的10dB带宽内功率的差值与信号模板的10dB带宽内功率值的比，r3为待识别信号与信号模板在10dB带宽内的功率均方差与信号模板的10dB带宽内功率值的比。由上述技术方案可知，本专利技术提供一种基于无线电信号频谱特征模板的信号识别方法及系统，通过提取无线电信号自身的图像特征，利用信号频谱的特定频率、功率点构造频谱模板，来唯一有效地表征不同种类的无线电信号，能够在保证信号识别准确性的基础上进一步简化信号识别算法。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。图1是本专利技术一实施例提供的基于无线电信号频谱特征模板的信号识别方法的流程示意图；图2是本专利技术另一实施例提供的信号模板库构建方法的流程示意图；图3是本专利技术另一实施例提供的信号频谱模板图；图4是本专利技术另一实施例提供的信号频谱模板阶梯选取的示意图；图5是本专利技术另一实施例提供的信号识别与匹配的方法的流程示意图；图6是本专利技术一实施例提供的基于无线电信号频谱特征模板的信号识别系统的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线电信号频谱特征模板的信号识别方法，其特征在于，所述方法包括：通过提取多种无线电信号的频谱特征，构建信号模板库；根据所述信号模板库中信号模板的表现形式，对待识别信号进行预处理；将预处理后的待识别信号与所述信号模板库的信号模板进行比较和匹配，获得所述待识别信号的类型和特征参数。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线电信号频谱特征模板的信号识别方法，其特征在于，所述方法包括：通过提取多种无线电信号的频谱特征，构建信号模板库；根据所述信号模板库中信号模板的表现形式，对待识别信号进行预处理；将预处理后的待识别信号与所述信号模板库的信号模板进行比较和匹配，获得所述待识别信号的类型和特征参数；其中，所述将预处理后的待识别信号与所述信号模板库的信号模板进行比较和匹配，获得所述待识别信号的类型和特征参数，包括：获得所述待识别信号的中心频率与所述信号模板库中的各信号模板中心频率的差值，若所述差值大于第一预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板不匹配；若所述差值小于第一预设值，获得所述待识别信号预设带宽与所述信号模板预设带宽的差值，若所述待识别信号预设带宽与所述信号模板预设带宽的差值大于第二预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板不匹配；若所述待识别信号预设带宽与所述信号模板预设带宽的差值小于第二预设值，计算所述待识别信号与所述信号模板的综合偏差值，若所述综合偏差值大于第三预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板不匹配；若所述综合偏差值小于第三预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板匹配，并获得所述待识别信号的类型和特征参数；其中，所述综合偏差值为：r＝abs(r1)+abs(r2)+abs(r3)其中，r为所述综合偏差值，r1为待识别信号与信号模板的3dB带宽内功率的差值与信号模板的3dB带宽内功率值的比，r2为待识别信号与信号模板的10dB带宽内功率的差值与信号模板的10dB带宽内功率值的比，r3为待识别信号与信号模板在10dB带宽内的功率均方差与信号模板的10dB带宽内功率值的比。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过提取多种无线电信号的频谱特征，构建信号模板库，包括：对多种无线电信号进行滤波、采样和变换，获得频域信号；采用领域平均法对所述频域信号进行平滑处理；对平滑处理后的信号进行量化变化，形成阶梯信号，得到信号模板。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述信号模板库中信号模板的表现形式，对待识别信号进行预处理，包括：根据预设的带宽对待识别的信号进行滤波；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张奇勋，冯志勇，王宝聪，高超，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11