一种瞬态电磁弱信号提取方法及提取系统技术方案

本发明专利技术涉及一种瞬态电磁弱信号提取方法及提取系统，属于电磁信息探测与处理领域，构建可扩展、多原点的正弦型结构元素，作为滤波窗口与待分析瞬态电磁弱信号的几何特征进行匹配并对时域局部信号进行修正，可以有效提取信号的边缘轮廓和形状特征；基于滤波结果信号的正、负极性幅度特征比值指标，结合峰度

【技术实现步骤摘要】
一种瞬态电磁弱信号提取方法及提取系统


[0001]本专利技术涉及电磁信息探测与处理领域，特别是涉及一种瞬态电磁弱信号提取方法及提取系统。

技术介绍

[0002]随着无线通信的发展，通信信号体制和调制样式复杂多样，频谱日益拥挤和重叠，导致背景噪声和干扰显著提高，电磁环境恶劣。瞬态电磁弱信号持续时间短，对电磁信号采集和处理的过程中，具有背景噪声复杂、冗余数据多的特点。
[0003]对瞬态电磁弱信号的提取，一方面可以分析电磁干扰信号的耦合特性；另一方面，电磁信号也蕴含了大量能表征电磁发射源受干扰强度、异常信号类型等特征信息。瞬态电磁信号具有典型的非平稳特征，在时域上表现为单个或多个幅值剧烈变化、上升下降沿极快、持续时间极短的周期性脉冲信号，在频域上范围极宽，同时有干扰源频率复杂、频率成分不可预知性等特征，导致脉冲信号被强背景噪声和干扰成分淹没。当电磁信号中的频率成分复杂或者含有较大噪声信号时，对于瞬态信号的检测变得较为困难。因此在强背景噪声和存在干扰的电磁环境中对瞬态电磁弱信号结构提取和识别是一项有挑战性的工作。
[0004]利用传统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种瞬态电磁弱信号提取方法，其特征在于，所述提取方法包括：构建与滤波器的结构层数有关的正弦型结构元素表达式；根据正弦型结构元素表达式，建立组合差分积形态学滤波器，并基于组合差分积形态学滤波器构造多尺度组合差分积形态滤波器；预设组合差分积形态学滤波器的结构层数的多个值，并根据正弦型结构元素表达式确定每个结构层数下的正弦型结构元素；根据每个结构层数下的正弦型结构元素，确定每个结构层数下瞬态电磁弱信号的幅度特征比值指标和峰度
‑
信噪比特征系数；结合每个结构层数下的正弦型结构元素、每个结构层数下瞬态电磁弱信号的幅度特征比值指标和峰度
‑
信噪比特征系数，从结构层数的多个值中选取最优结构层数；根据正弦型结构元素表达式，确定最优结构层数下的正弦型结构元素；将含噪电磁信号和最优结构层数下的正弦型结构元素均输入组合差分积形态学滤波器，从所述含噪电磁信号中提取最优结构层数下瞬态电磁弱信号的上升沿特征信号和下降沿特征信号，确定最优结构层数下瞬态电磁弱信号的极性特征；根据最优结构层数、最优结构层数下瞬态电磁弱信号的上升沿特征信号和下降沿特征信号，利用多尺度组合差分积形态滤波器，输出最优结构层数下的时域瞬态电磁弱信号；对所述时域瞬态电磁弱信号进行傅里叶变换，获得频域瞬态电磁弱信号。2.根据权利要求1所述的瞬态电磁弱信号提取方法，其特征在于，所述正弦型结构元素表达式为：其中，g
+
表示用于提取瞬态电磁弱信号正脉冲的正弦型结构元素，g
‑
表示用于提取瞬态电磁弱信号负脉冲的正弦型结构元素，min A
a
表示结构层数为a时瞬态电磁弱信号的最小幅值，l表示正弦型结构元素的长度，满足l＝21‑
a
l
g
，1
g
表示结构层数a为1时正弦型结构元素的长度，g
l
和g1分别表示g
+
和g
‑
的原点，g1、g2、g
l
‑1分别表示不同结构层数时用于提取瞬态电磁弱信号正脉冲的正弦型结构元素，g
′2、g
′
l
‑1分别表示不同结构层数时用于提取瞬态电磁弱信号负脉冲的正弦型结构元素。3.根据权利要求2所述的瞬态电磁弱信号提取方法，其特征在于，所述根据正弦型结构元素表达式，建立组合差分积形态学滤波器，具体包括：根据正弦型结构元素表达式，将闭运算和膨胀运算级联，构造用于提取瞬态电磁弱信号正脉冲的算子为和其中，F
CDE
和F
DCE
分别表示第一算子和第二算子，f表示含噪电磁信号，表示膨胀运算，
·
表示闭运算；根据正弦型结构元素表达式，将开运算和腐蚀运算级联，构造用于提取瞬态电磁弱信号负脉冲的算子为和其中，F
EOD
和F
OED
分别表示第三算子和第四算子，Θ表示腐蚀、表示开运算；采用第一算子、第二算子、第三算子和第四算子的组合差分积的形式，构造组合差分积形态学滤波器为其中，CDPMF表示组合差分积形态学滤
波器的滤波结果，和分别表示组合差分积形态学滤波器的结构层数为a时对应的瞬态电磁弱信号的上升沿特征信号和下降沿特征信号，态电磁弱信号的上升沿特征信号和下降沿特征信号，态电磁弱信号的上升沿特征信号和下降沿特征信号，表示组合差分积形态学滤波器的结构层数为a时对应的第一算子，表示组合差分积形态学滤波器的结构层数为a时对应的第二算子，表示组合差分积形态学滤波器的结构层数为a时对应的第三算子，表示组合差分积形态学滤波器的结构层数为a时对应的第四算子。4.根据权利要求3所述的瞬态电磁弱信号提取方法，其特征在于，所述基于组合差分积形态学滤波器构造多尺度组合差分积形态滤波器为：其中，a1、a2、a
i
分别表示第1、2、i层多尺度组合差分积形态滤波器结构，分别表示第1、2、i层多尺度组合差分积形态滤波器结构对应的瞬态电磁弱信号的上升沿特征信号，分别表示第1、2、i层多尺度组合差分积形态滤波器结构对应的瞬态电磁弱信号的下降沿特征信号，f1、f2、f
i
‑1、f
i
分别表示第1、2、i
‑
1、i层多尺度组合差分积形态滤波器结构提取到的瞬态电磁弱信号。5.根据权利要求4所述的瞬态电磁弱信号提取方法，其特征在于，所述根据每个结构层数下的正弦型结构元素，确定每个结构层数下瞬态电磁弱信号的幅度特征比值指标和峰度
‑
信噪比特征系数，具体包括：构造幅度特征比值指标模型为其中，HML表示幅度特征比值指标，表示结构层数a下提取到的瞬态电磁弱信号的上升沿信号幅值，表示结构层数a下提取到的瞬态电磁弱信号的下降沿信号幅值；建立峰度表达式为并预设多个信噪比，构成峰度
‑
信噪比特征系数模型；其中，k
x
表示峰度，表示提取到的瞬态电磁弱信号的平均值，n表示多尺度组合差分积形态滤波器的结构层数数量；将含噪电磁信号和每个结构层数下的正弦型结构元素均输入组合差分积形态学滤波器，从所述含噪电磁信号中提取每个结构层数下瞬态电磁弱信号的上升沿特征信号和下降沿特征信号；根据每个结构层数下瞬态电磁弱信号的上升沿特征信号和下降沿特征信号，利用幅度特征比值指标模型，计算每个结构层数下瞬态电磁弱信号的幅度特征比值指标；
根据每个结构层数、每个结构层数下瞬态电磁弱信号的上升沿特征信号和下降沿特征信号，利用多尺度组合差分积形态滤波器，获得每个结构层数下的瞬态电磁弱信号；根据每个结构层数下的瞬态电磁弱信号，利用峰度
‑
信噪比特...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚金杰，白建胜，孙兴丽，杨志良，戚俊成，王黎明，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：