【技术实现步骤摘要】
基于Hankel矩阵的Prony宽带频谱感知方法
[0001]本专利技术涉及工业缺陷检测
,尤其是一种基于Hankel矩阵的Prony宽带频谱感知方法。
技术介绍
[0002]以无人机为例,无人机具有机动性强、装备成本低且风险性小的特点,随着无人机性能的逐步提升,将逐渐成为通信、干扰、侦察和保障的任务。未来保障任务的完成、通信,包括无人机之间的通信及无人机与地面、与卫星的通信,是基本要素之一。另一方面,工作时电磁频谱环境复杂多变,受到多个方面因素的干扰。因此,能够在短时间内,准确地找到相互通信的频点,即频谱感知是保障通信任务完成的基础之一,也是完成本课题任务的基础。
[0003]无人机有其自身的特点,首先,无人机的负载能力有限,其次是它的大部分时间保持高速运动。考虑到这些特点,现有的频谱感知方法如果应用于无人机场合存在明显的缺点。到目前为止,已有多种宽带频谱感知方法,主要方法是串行或者并行扫描感知、基于压缩感知的频率检测等。其中,串行扫描感知采用一个中心频率可调的窄带带通滤波器,利用窄带的频谱感知技术,每次检测一个信道,以串行的方式逐次扫描整个频带,这样,感知一个宽带频段,会花费较多的时间,这显然不适用于瞬时万变的移动通信场景;并行扫描感知是在认识无线设备前端紧跟一组窄带带通滤波器,利用已有的子带信息使用滤波器组完成子带的划分,以并行的方式对多个子带同时检测,显然,并行扫描感知在检测时间上要比串行扫描检测要节省,但在设备上要比串行扫描检测要多的多,这一要求在无人机的场合也不太适用,因为无人机的负载有限; ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于Hankel矩阵的Prony宽带频谱感知方法,其特征在于:该方法包括下列顺序的步骤:(1)将检测方采样到的数据记为y1,y2,
…
,y
N
,并写成指数和形式Y;(2)生成Hankel矩阵:把y1,y2,
…
,y
N
转化为具有多维空间特征的矩阵,构成Hankel矩阵的形式;(3)对Hankel矩阵做奇异值分解,以区分出信号空间与噪声空间;(4)用高低信噪比下设定的阈值,剔除掉接近于零的奇异值,进而判断被占频点的个数;(5)用改进的Prony算法估计被占频点的位置,并输出被占频点。2.根据权利要求1所述的基于Hankel矩阵的Prony宽带频谱感知方法,其特征在于:所述步骤(1)具体包括以下步骤:(1a)设待检测的带宽为B,在此带宽B中有P个主用户正在发送信号,第P个主用户的中心频率为f
p
,信号带宽为B
p
,随机发射信号为x
p
,第P个主用户到达检测方的信道记为h
p
,假设h
p
在采样时间内是不变的,检测方采用一个滤波采样器,在带宽为B的频段上进行采样,采样时间间隔为Δt,将NΔt时间内采样得到的数据记为{y1,y2,
…
,y
N
},N是采样样本个数,采样得到的样本为y1,y2,
…
,y
N
;(1b)采用信号估计方法对y1,y2,
…
,y
N
进行降噪处理,并把降噪处理后的信号仍然记为y1,y2,
…
,y
N
;(1c)把y1,y2,
…
,y
N
写成如下的列向量,并记为Y,即(1d)将上述向量表示成如下矩阵的形式,即指数和的形式:式中,w
N
为噪声,服从CN(0,δ2),在这里噪声均值为0,方差为δ2。3.根据权利要求1所述的基于Hankel矩阵的Prony宽带频谱感知方法,其特征在于:所述步骤(2)具体包括以下步骤:(2a)令H
Q,L
为以下的Hankel矩阵:
其中,Q+L
‑
1=N,H
Q,L
简称H,Q是H的行数,L是H的列数,且Q≥L≥P;N是采样样本个数,P为主用户的个数;当N为偶数时,当N为奇数时,(2b)在无噪声的假设下,通过计算得到如下分解:其中,θ
p
=2πf
p
Δt,p=1,2,
…
,P;c
P
=h
p
x
p
;f
p
为第P个主用户的中心频率,Δt为采样时间间...
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