基于矩阵划分的通过PSER检测已知信号的方法及设备技术

本说明书实施例公开了一种基于矩阵划分的通过PSER检测已知信号的方法及设备。方法包括：根据待检测的已知信号的频域分布，确定待检测的已知信号的感兴趣频带；已知信号为确定时域、频域特性的信号；预测待检测的已知信号的噪声方差，以获取感兴趣频带内的信噪比和剩余频带的信噪比；根据累积分布函数中的各级数项生成M矩阵；根据预设划分方式和预设误差控制限，确定M矩阵的数值计算范围；根据感兴趣频带内的信噪比和剩余频带的信噪比，获得数值计算范围内各级数项的值，并将数值计算范围内各级数项的值累加，获得已知信号的检测率；根据检测率，调整感兴趣频带，获得最佳检测率，将最佳检测率所对应的频带作为检测子频带实现对已知信号的检测。已知信号的检测。已知信号的检测。

【技术实现步骤摘要】
基于矩阵划分的通过PSER检测已知信号的方法及设备


[0001]本说明书涉及信号检测
，尤其涉及一种基于矩阵划分的通过PSER检测已知信号的方法及设备。

技术介绍

[0002]随着信息技术的发展以及社会的发展，对于设备故障监测、地震监测等各个监测方面都可以通过信号检测获得相应的结果，因此信号检测构成了生产生活中不可避免的一个重要环节。
[0003]对于传感信号、振动信号等监测信号来说，普遍具有灵敏度高，噪声成分复杂，数据量大的特点。常规的信号检测方式例如：能量检测法、匹配滤波检测法、循环平稳特征检测法、小波检测法对信号进行检测时，由于信号中的噪声不确定，使得检测率的波动率较大、检测准确性较差、检测时间较长。为了解决常规检测方式存在的问题，当前采用功率谱子频带能量占比(Power spectrum Sub
‑
band Energy Ratio，简称PSER)的方式对信号进行检测，该方式可以在噪声不确定条件下相对其他方式减小检测率的波动。但由于PSER服从双非中心贝塔分布，其积累分布函数没有解析形式，只能使用数值计算的方式求其概率，现有的基于直接计算以及利用拉盖尔多项式计算的方式都需要对无穷技术进行累加计算，使得在数值精确度与运算时间无法同时保证，从而在信号检测过程中消耗了大量的计算资源和计算时间。
[0004]因此现需要一种提高信号检测准确性和信号检测速度的信号检测方法。

技术实现思路

[0005]本说明书一个或多个实施例提供了一种基于矩阵划分的通过PSER检测已知信号的方法，用于解决如下技术问题：如何提供一种提高信号检测准确性和信号检测速度的信号检测方法。
[0006]本说明书一个或多个实施例采用下述技术方案：
[0007]本说明书一个或多个实施例提供一种基于矩阵划分的通过PSER检测已知信号的方法，方法包括：
[0008]根据待检测的已知信号的频域分布，确定所述待检测的已知信号的感兴趣频带；其中，所述已知信号为预先确定时域、频域特性的信号；
[0009]预测所述待检测的已知信号所处检测环境的噪声方差，以获取所述感兴趣频带内的信噪比和剩余频带的信噪比；
[0010]根据预设子频带能量占比的累积分布函数中的各级数项，生成M矩阵；
[0011]根据预设划分方式和预设误差控制限，确定所述M矩阵的数值计算范围；
[0012]根据所述感兴趣频带内的信噪比和所述剩余频带的信噪比，获得所述M矩阵的数值计算范围内各所述级数项的值，并将所述数值计算范围内各所述级数项的值累加，获得所述已知信号的检测率；
[0013]根据所述检测率，重复调整所述感兴趣频带，并计算获得所述已知信号的最佳检测率，以根据所述最佳检测率所对应的频带作为检测子频带实现对于所述已知信号的信号检测。
[0014]可选地，本说明书一个或多个实施例中，所述预测所述待检测的已知信号所处检测环境的噪声方差，以获取所述感兴趣频带内的信噪比和剩余频带的信噪比，具体包括：
[0015]若预测所述待检测的已知信号所处检测环境的噪声方差为σ2，并获取无噪声信号的能量为E，子频带占有的能量为E1，其他谱线占有的能量为E2，谱线的数量为L；
[0016]将所述感兴趣子频带中有效信号的能量与所述剩余频带中一根谱线的噪声能量之比，作为所述感兴趣频带内的信噪比δ1；其中，δ1＝E1/(Lσ2),
[0017]将去除所述感兴趣子频带的有效信号后，剩余信号的能量与所述剩余频带中一根谱线的噪声能量之比，作为所述剩余频带的信噪比δ2；其中，δ2＝E2/(Lσ2)。
[0018]可选地，本说明书一个或多个实施例中，所述根据预设子频带能量占比的累积分布函数中的各级数项，生成M矩阵，具体包括：
[0019]基于预设级数项公式表示各级数项，并将各所述级数项的和作为预设子频带能量占比的累积分布函数；其中，所述预设级数项公式为：
[0020][0021]其中，L
j,l
为所述累积分布函数的级数项，a和b为大于0的整数，j和l为大于等于0的整数，x表示信号存在时的概率密度函数且0<x≤1；δ1≥0，δ2≥0；所述待检测信号在相应的概率分布为双非中心贝塔分布；所述累积分布函数为：B(x；a,b；δ1,δ2)；I
x
为正则贝塔函数，N为谱线数，d为感兴趣区域；
[0022]将所述累积分布函数中各级数项L
j,l
的下标j作为行下标，下标l作为列下标，从而将各所述级数项L
j,l
构建为所述M矩阵。
[0023]可选地，本说明书一个或多个实施例中，所述根据预设划分方式和预设误差控制限，确定所述M矩阵的数值计算范围，具体包括：
[0024]根据预设划分方式，对所述M矩阵进行划分，获得预设数量的矩阵子区域；
[0025]根据所述预设数量的矩阵子区域的预设误差控制限，确定出所述M矩阵的数值计算范围；
[0026]其中，所述根据预设划分方式，对所述M矩阵进行划分，获得预设数量的矩阵子区域具体包括：
[0027]将与所述累积分布函数的数值计算相关的区域划分为初始矩阵子区域；
[0028]确定所述初始矩阵子区域的分界行与分界列，并基于所述分界列确定出所述初始矩阵子区域所在列之外的预设列作为所述初始矩阵子区域与第一矩阵子区域的边界，确定所述边界内并与所述初始子矩阵同一行的级数项，并将该级数项构成的区域作为第一矩阵子区域；
[0029]基于所述分界行确定所述初始矩阵子区域所在行的覆盖区域，基于所述覆盖区域之外各级数项作为第二矩阵子区域。
[0030]可选地，在本说明一个或多个实施例中，所述根据预设划分方式和预设误差控制限，确定所述M矩阵的数值计算范围，具体包括：
[0031]根据预设第一公式与预设第二公式确定出预设固定行中各所述级数项的第一累加和；其中，所述预设第一公式为：I
x
(a,b
‑
1)<I
x
(a,b)≤1，所述预设第二公式为：
[0032]基于所述第一累加和，确定所述分界行及所述分界行之后所包含的级数项的和作为所述第二矩阵子区域中各所述级数项的误差上限；其中，所述第二矩阵子区域中各所述级数项的误差上限小于预设误差控制限ε
1，2
；
[0033]根据所述第二矩阵子区域的误差上限与所述预设误差控制限ε
1，2
，确定出所述边界行的行数；
[0034]截取所述M矩阵中若干级数项，并获得所述若干级数项的和，以根据预设理论值与所述若干级数项的和以及所述预设第一公式，确定出所述第一矩阵子区域中各行的误差上限；其中，所述第一矩阵子区域中各行的误差上限小于预设误差控制限ε
1，1
；
[0035]根据所述各行的误差上限确定出所述各行的边界，并将所述边界行的行数与所述各行的边界构成的覆盖范围，作为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于矩阵划分的通过PSER检测已知信号的方法，其特征在于，所述方法包括：根据待检测的已知信号的频域分布，确定所述待检测的已知信号的感兴趣频带；其中，所述已知信号为预先确定时域、频域特性的信号；预测所述待检测的已知信号所处检测环境的噪声方差，以获取所述感兴趣频带内的信噪比和剩余频带的信噪比；根据预设子频带能量占比的累积分布函数中的各级数项，生成M矩阵；根据预设划分方式和预设误差控制限，确定所述M矩阵的数值计算范围；根据所述感兴趣频带内的信噪比和所述剩余频带的信噪比，获得所述M矩阵的数值计算范围内各所述级数项的值，并将所述数值计算范围内各所述级数项的值累加，获得所述已知信号的检测率；根据所述检测率，重复调整所述感兴趣频带，并计算获得所述已知信号的最佳检测率，以根据所述最佳检测率所对应的频带作为检测子频带实现对于所述已知信号的信号检测。2.根据权利要求1所述的一种基于矩阵划分的通过PSER检测已知信号的方法，其特征在于，所述预测所述待检测的已知信号所处检测环境的噪声方差，以获取所述感兴趣频带内的信噪比和剩余频带的信噪比，具体包括：若预测所述待检测的已知信号所处检测环境的噪声方差为σ2，并获取无噪声信号的能量为E，子频带占有的能量为E1，其他谱线占有的能量为E2，谱线的数量为L；将所述感兴趣子频带中有效信号的能量与所述剩余频带中一根谱线的噪声能量之比，作为所述感兴趣频带内的信噪比δ1；其中，δ1＝E1/(Lσ2),将去除所述感兴趣子频带的有效信号后，剩余信号的能量与所述剩余频带中一根谱线的噪声能量之比，作为所述剩余频带的信噪比δ2；其中，δ2＝E2/(Lσ2)。3.根据权利要求2所述的一种基于矩阵划分的通过PSER检测已知信号的方法，其特征在于，所述根据预设子频带能量占比的累积分布函数中的各级数项，生成M矩阵，具体包括：基于预设级数项公式表示各级数项，并将各所述级数项的和作为预设子频带能量占比的累积分布函数；其中，所述预设级数项公式为：其中，L
j,l
为所述累积分布函数的级数项，a和b为大于0的整数，j和l为大于等于0的整数，x表示信号存在时的概率密度函数且0<x≤1；δ1≥0，δ2≥0；所述待检测信号在相应的概率分布为双非中心贝塔分布；所述累积分布函数为：B(x；a,b；δ1,δ2)；I
x
为正则贝塔函数，N为谱线数，d为感兴趣区域；将所述累积分布函数中各级数项L
j,l
的下标j作为行下标，下标l作为列下标，从而将各所述级数项L
j,l
构建为所述M矩阵。4.根据权利要求1所述的一种基于矩阵划分的通过PSER检测已知信号的方法，其特征在于，所述根据预设划分方式和预设误差控制限，确定所述M矩阵的数值计算范围，具体包括：根据预设划分方式，对所述M矩阵进行划分，获得预设数量的矩阵子区域；
根据所述预设数量的矩阵子区域的预设误差控制限，确定出所述M矩阵的数值计算范围；其中，所述根据预设划分方式，对所述M矩阵进行划分，获得预设数量的矩阵子区域具体包括：将与所述累积分布函数的数值计算相关的区域划分为初始矩阵子区域；确定所述初始矩阵子区域的分界行与分界列，并基于所述分界列确定出所述初始矩阵子区域所在列之外的预设列作为所述初始矩阵子区域与第一矩阵子区域的边界，确定所述边界内并与所述初始子矩阵同一行的级数项，并将该级数项构成的区域作为第一矩阵子区域；基于所述分界行确定所述初始矩阵子区域所在行的覆盖区域，基于所述覆盖区域之外各级数项作为第二矩阵子区域。5.根据权利要求4所述的一种基于矩阵划分的通过PSER检测已知信号的方法，其特征在于，所述根据预设划分方式和预设误差控制限，确定所述M矩阵的数值计算范围，具体包括：根据预设第一公式与预设第二公式确定出预设固定行中各所述级数项的第一累加和；其中，所述预设第一公式为：I
x
(a,b
‑
1)<I
x
(a,b)≤1，所述预设第二公式为：基于所述第一累加和，确定所述分界行及所述分界行之后所包含的级数项的和作为所述第二矩阵子区域中各所述级数项的误差上限；其中，所述第二矩阵子区域中各所述级数项的误差上限小于预设误差控制限ε
1，2
；根据所述第二矩阵子区域的误差上限与所述预设误差控制限ε
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涵，
申请(专利权)人：山东岱联岱通信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：