一种循环谱估计交叉项的抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种循环谱估计交叉项的抑制方法，采集复杂电磁环境信号r

A method to suppress the cross term of cyclic spectrum estimation

【技术实现步骤摘要】
一种循环谱估计交叉项的抑制方法
本专利技术涉及一种循环谱估计交叉项的抑制方法，属于频谱估计

技术介绍
雷达电磁环境中各种辐射源先验信息未知、发射波形种类繁多，干扰信号形式多样。研究高精度的电磁环境信号频谱估计方法是提升雷达抗干扰能力的核心。二阶循环谱估计复杂度低、计算速度快、抗噪声能力强，可以将复杂的非线性信号进行变换使其呈现一定的周期性。当计算复杂电磁环境干扰信号的循环谱估计时，不可避免地产生交叉项，交叉项的存在影响信号正常的频谱分布，在循环谱中存在一些难以辨别的频谱成分，为分析信号的频谱带来困扰。现有的复杂电磁环境干扰信号的循环谱估计，可以有效、准确地检测出复杂电磁环境内干扰信号所在的频段。但各干扰信号的调制频率进行循环谱估计会产生交叉项，使得我们不能获得各信号有关参数的信息。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种循环谱估计交叉项的抑制方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种循环谱估计交叉项的抑制方法，采集复杂电磁环境信号ren(t)；对采集的复杂电磁环境信号ren(t)进行EMD分解，得到一系列IMF分量；分别计算各个IMF分量的循环谱估计；对各个IMF分量的循环谱估计进行线性累加，得到原复杂电磁环境信号的循环谱估计。进一步的，所述复杂电磁环境信号ren(t)通过下式采集：其中t为时间，si(t)为第i个通信干扰信号，M为通信干扰信号si(t)的个数，n(t)为噪声信号。进一步的，所述EMD分解的过程为：1)将信号ren(t)的所有极大值点，通过三次样条插值函数拟合形成上包络线P1(t)，同样将信号ren(t)的所有极小值点，通过三次样条插值函数拟合形成下包络线Q1(t)，2)根据式(2)得到包络均值，3)利用复杂电磁环境信号ren(t)减去包络均值得到第一个分量g1(t)，即g1(t)＝ren(t)-z1(t)(3)4)判断g1(t)是否满足本征模函数条件，若不满足，返回步骤1)，并用g1(t)代替ren(t)，进行第二次筛分，其中z2(t)为第二次筛分后信号g1(t)的包络均值，信号g1(t)的上包络线为P2(t)和下包络线为Q2(t)；第二个分量g2(t)通过式(5)得到：g2(t)＝g1(t)-z2(t)(5)重复k次后，直到gk(t)满足本征模式条件，得到其中zk(t)为第k次筛分后信号gk-1(t)的包络均值，信号gk-1(t)的上包络线为Pk(t)和下包络线为Qk(t)，此时gk(t)＝gk-1(t)-zk(t)(7)第一阶本征模式分量c1(t)满足下式c1(t)＝gk(t)(8)步骤5)，利用复杂电磁环境信号ren(t)减去第一阶本征模式分量c1(t)得到剩余量r1(t)，r1(t)＝ren(t)-c1(t)(9)步骤6)，将r1(t)作为新的信号，重复步骤1)～步骤5)n次，得到第n阶本征模的剩余量rn(t)为常数或者无法继续分解时，完成EMD分解，得到rn(t)＝rn-1(t)-cn(t)(10)其中，cn(t)为第n阶本征模式分量，rn-1(t)为第n-1阶本征模的剩余量。进一步的，所述IMF分量的循环谱估计的计算过程为：对n个IMF分量c1(t)，c2(t)，…，cn(t)分别进行循环谱估计，其中第i个IMF分量ci(t)的自相关函数为Ri(t,τ)，其中t表示时间，τ表示延时时间，其离散化表示为Ri[m0,n0]，其中m0表示时间t离散化后所在的时刻，n0表示延时时间离散化后所在的时刻，第i个IMF分量ci(t)的循环谱相当于对自相关函数Ri[m0,n0]中的m0和n0分别求离散时间Fourier变换，即其中，No为观测值的个数，Mo为Fourier变换的点数，j为虚数符号，Ω1为频率，Ω2为数字角频率，且Ω2＝ω2T(12)其中，T为采样周期；ω2为模拟角频率，且ω2＝2πf2(13)进一步的，所述原复杂电磁环境信号的循环谱估计表示为：其中，表示为第i个IMF分量的循环谱估计。一种循环谱估计交叉项的抑制系统，包括采集模块、EMD分解模块、循环谱估计模块和累加计算模块；所述采集模块，用于采集复杂电磁环境信号ren(t)；所述EMD分解模块，用于对采集的复杂电磁环境信号ren(t)进行EMD分解，得到一系列IMF分量；所述循环谱估计模块，用于分别计算各个IMF分量的循环谱估计；所述累加计算模块，用于对各个IMF分量的循环谱估计进行线性累加，得到原复杂电磁环境信号的循环谱估计。进一步的，所述采集模块包括复杂电磁环境信号模块，用于通过下式采集复杂电磁环境信号：其中t为时间，si(t)为第i个通信干扰信号，M为通信干扰信号si(t)的个数，n(t)为噪声信号。进一步的，所述EMD分解模块，用于：1)获取信号ren(t)的局部极大值、极小值点，并通过三次样条差值求出上包络线P1(t)和下包络线Q1(t)；2)根据式(2)得到包络均值，3)利用复杂电磁环境信号ren(t)减去包络均值得到第一个分量g1(t)，即g1(t)＝ren(t)-z1(t)(3)4)判断g1(t)是否满足本征模函数条件，若不满足，返回步骤1)，并用g1(t)代替ren(t)，进行第二次筛分，其中z2(t)为第二次筛分后信号g1(t)的包络均值，信号g1(t)的上包络线为P2(t)和下包络线为Q2(t)；第二个分量g2(t)通过式(5)得到：g2(t)＝g1(t)-z2(t)(5)重复k次后，直到gk(t)满足本征模式条件，得到其中zk(t)为第k次筛分后信号gk-1(t)的包络均值，信号gk-1(t)的上包络线为Pk(t)和下包络线为Qk(t)，此时gk(t)＝gk-1(t)-zk(t)(7)第一阶本征模式分量c1(t)满足下式c1(t)＝gk(t)(8)步骤5)，利用复杂电磁环境信号ren(t)减去第一阶本征模式分量c1(t)得到剩余量r1(t)，r1(t)＝ren(t)-c1(t)(9)步骤6)，将r1(t)作为新的信号，重复步骤1)～步骤5)n次，得到第n阶本征模的剩余量rn(t)为常数或者无法继续分解时，完成EMD分解，得到rn(t)＝rn-1(t)-cn(t)(10)其中，cn(t)为第n阶本征模式分量，rn-1(t)为第n-1阶本征模的剩余量。进一步的，所述循环谱估计模块，用于对n个IMF分量c1(t)，c2(t)，…，cn(t)分别进行循环谱估计，其中第i个IMF分量ci(t)的自相关函数为Ri(t,τ)，其中t表示时间，τ表示延时时间，其离散化表示为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种循环谱估计交叉项的抑制方法，其特征在于，采集复杂电磁环境信号r

【技术特征摘要】
1.一种循环谱估计交叉项的抑制方法，其特征在于，采集复杂电磁环境信号ren(t)；对采集的复杂电磁环境信号ren(t)进行EMD分解，得到一系列IMF分量；分别计算各个IMF分量的循环谱估计；对各个IMF分量的循环谱估计进行线性累加，得到原复杂电磁环境信号的循环谱估计。


2.根据权利要求1所述的循环谱估计交叉项的抑制方法，其特征在于，所述复杂电磁环境信号ren(t)通过下式采集：



其中t为时间，si(t)为第i个通信干扰信号，M为通信干扰信号si(t)的个数，n(t)为噪声信号。


3.根据权利要求2所述的循环谱估计交叉项的抑制方法，其特征在于，所述EMD分解的过程为：
1)将信号ren(t)的所有极大值点，通过三次样条插值函数拟合形成上包络线P1(t)，同样将信号ren(t)的所有极小值点，通过三次样条插值函数拟合形成下包络线Q1(t)，
2)根据式(2)得到包络均值，



3)利用复杂电磁环境信号ren(t)减去包络均值得到第一个分量g1(t)，即
g1(t)＝ren(t)-z1(t)(3)
4)判断g1(t)是否满足本征模函数条件，若不满足，返回步骤1)，并用g1(t)代替ren(t)，进行第二次筛分，



其中z2(t)为第二次筛分后信号g1(t)的包络均值，信号g1(t)的上包络线为P2(t)和下包络线为Q2(t)；
第二个分量g2(t)通过式(5)得到：
g2(t)＝g1(t)-z2(t)(5)
重复k次后，直到gk(t)满足本征模式条件，得到



其中zk(t)为第k次筛分后信号gk-1(t)的包络均值，信号gk-1(t)的上包络线为Pk(t)和下包络线为Qk(t)，此时
gk(t)＝gk-1(t)-zk(t)(7)
第一阶本征模式分量c1(t)满足下式
c1(t)＝gk(t)(8)
步骤5)，利用复杂电磁环境信号ren(t)减去第一阶本征模式分量c1(t)得到剩余量r1(t)，
r1(t)＝ren(t)-c1(t)(9)
步骤6)，将r1(t)作为新的信号，重复步骤1)～步骤5)n次，得到第n阶本征模的剩余量rn(t)为常数或者无法继续分解时，完成EMD分解，得到
rn(t)＝rn-1(t)-cn(t)(10)
其中，cn(t)为第n阶本征模式分量，rn-1(t)为第n-1阶本征模的剩余量。


4.根据权利要求3所述的循环谱估计交叉项的抑制方法，其特征在于，所述IMF分量的循环谱估计的计算过程为：
对n个IMF分量c1(t)，c2(t)，…，cn(t)分别进行循环谱估计，其中第i个IMF分量ci(t)的自相关函数为Ri(t,τ)，其中t表示时间，τ表示延时时间，其离散化表示为Ri[m0,n0]，其中m0表示时间t离散化后所在的时刻，n0表示延时时间离散化后所在的时刻，第i个IMF分量ci(t)的循环谱相当于对自相关函数Ri[m0,n0]中的m0和n0分别求离散时间Fourier变换，即



其中，No为观测值的个数，Mo为Fourier变换的点数，j为虚数符号，Ω1为频率，Ω2为数字角频率，且
Ω2＝ω2T(12)
其中，T为采样周期；ω2为模拟角频率，且
ω2＝2πf2(13)。


5.根据权利要求4所述的循环谱估计交叉项的抑制方法，其特征在于，所述原复杂电磁环境信号的循环谱估计表示为：



其中，表示为第i个IMF分量的循环谱估计。


6.一种循环谱估计交叉项的抑制系统，其特征在于，
包括采集模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡居荣，陆龙，祝怡翔，周寒瑜，高放，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32