基于信号频谱曲线相似度匹配的信号监测识别方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于信号频谱曲线相似度匹配的信号监测识别方法及装置，涉及无线电监测领域，其技术方案要点是：对待识别的两路信号分别进行插值和抽取处理，获得两组定长频谱数组；对两组定长频谱数组进行归一化处理，以使两组定长频谱数组的数值约束在0

【技术实现步骤摘要】
基于信号频谱曲线相似度匹配的信号监测识别方法及装置


[0001]本专利技术涉及无线电监测领域，更具体地说，它涉及基于信号频谱曲线相似度匹配的信号监测识别方法及装置。

技术介绍

[0002]识别不同时间的空中电波信号是否为源自同一电台的同一信号，或识别某一新发现信号是否为信号库中的已知信号，对无线电监测工作具有重要意义。同一信号频谱曲线形状具有高度相似性，通过计算信号频谱曲线相似匹配程度，可判断两个无线电信号的相似度。本专利技术提出一种基于信号频谱曲线相似度匹配的无线电信号监测识别方法，可通过计算信号频谱相似度为判别两个无线电信号是否为同一信号提供重要依据。
[0003]目前判断两个无线电信号相似度的常用方案有：
[0004]1.通过比对两个无线电信号中心频率、带宽是否一致，判断其是否为同一信号；
[0005]2.通过比较两个无线电信号电平强度是否相似，判断是否为同一信号；
[0006]3.通过比较两个无线电信号出现的时间规律是否相似，判断是否为同一信号；
[0007]4.通过对无线电信号进行解调，并根据解调内容判断是否为同一信号；
[0008]以上信号相似度判别方案的缺点在于：
[0009]1)若存在两个带宽相似的不同信号，于不同时刻出现在相近频点，则基于信号中心频率、带宽比对的方法可能出现误判；
[0010]2)遮挡物及大气状态等因素将影响无线电波传输，进而影响接收端信号强度，基于比较接收信号电平强度的方法易受上述因素干扰；
[0011]3)比较信号时间规律的方法仅适用于部分常发信号，对于发射时间无规律的无线电信号不适用；
[0012]4)由于部分信号的解调需预知其调制类型或通信协议，在技术实现上难度高；即使成功解调信号，如何通过信号调制内容判断两个信号是否为同一信号又将引入新的技术难点，导致监测准确率不足。

技术实现思路

[0013]针对上述
技术介绍
的不足之处，本专利技术提供了一种基于信号频谱曲线相似度匹配的信号监测识别方法及装置，本专利技术将不定长的原始数组转换为固定长度的数组，以缩短数据长度，减少运算量；由于信号频谱数值大小随信号强度变化，同一信号在不同接收环境下频谱曲线可能不同，因此将所有信号频谱数据预先约束到0～1范围内，可有效避免上述情况对相似度匹配算法的干扰，进一步的，对数值约束在0
‑
1范围内的所述两组定长频谱数值进行平滑处理，目的为消除频谱数据抖动使频谱曲线趋向“包络化”，从而数据抖动干扰信号频谱曲线相似度的计算结果，而后，计算出两条信号频谱曲线的动态距离，动态距离的值越小表明两条信号频谱曲线的相似程度越高，即两个频谱数据源自同一信号可能性越高，最后再将动态距离和两路信号的频率信息与带宽信息相结合，确定出两路信号的相似
度，以此相似度量化两路信号的匹配程度，从而判决出两路信号是否为同一信号。综上所述，相比仅依赖信号频率带宽信息的传统识别方法，本专利技术加入了信号相似度匹配算法作为新的识别依据，克服了上述常用方案1的不足。而对频谱数据的归一化预处理，使本专利技术的方法不受常用方案2中采集环境因素和信号接收强度的影响；本专利技术不使用信号发射时间信息及信号调制内容信息作为判别依据，因此常用方案3和4的局限性对本专利技术不构成影响。
[0014]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0015]本申请的第一方面，提供了一种基于信号频谱曲线相似度匹配的信号监测识别方法，方法包括：
[0016]对待识别的两路信号分别进行插值和抽取处理，获得两组定长频谱数组，其中，两路信号的频谱数组是非定长的；
[0017]对所述两组定长频谱数组进行归一化处理，以使所述两组定长频谱数组的数值约束在0
‑
1范围内；
[0018]对数值约束在0
‑
1范围内的所述两组定长频谱数值进行平滑处理，获得两条待比对的信号频谱曲线；
[0019]计算出两条待比对的信号频谱曲线的动态距离；
[0020]根据信号频谱曲线的动态距离和两路信号的频率信息与带宽信息，确定出两路信号的相似度得分，依据所述相似度得分对两路信号是否为同一信号进行判决。
[0021]在一种实现方案中，对待识别的两路信号分别进行插值和抽取处理，获得两组定长频谱数组，包括：对任一路信号，根据信号的频谱数组的长度插值第一倍数的数据点，对插值第一倍数的数据点的信号进行滤波处理，再以第二倍数抽取出信号的频谱数据的数据点，直至两路信号的频谱数组定长。
[0022]在一种实现方案中，插值的表达式为抽取的表达式为x
d
[n]＝x[n*m]，其中，x
i
[n]表示插值后数组，x[k]表示插值前数组，L为插值倍数，x
d
[n]表示抽取后数组，x[n]表示插值前数组，m表示抽取倍数。
[0023]在一种实现方案中，归一化处理的表达式为x[n]＝(x[n]+min(x))/max(x)，其中，x[n]表示归一化前后数组，min(x)表示处理前数组最小值，max(x)表示处理前数组最大值。
[0024]在一种实现方案中，对数值约束在0
‑
1范围内的所述两组定长频谱数值进行平滑处理的计算式为其中，h
i
/H表示滤波器平滑系数，w表示滤波器窗长度，k表示原始索引，i表示滤波器索引。
[0025]在一种实现方案中，计算出两条待比对的信号频谱曲线的动态距离，包括：
[0026]建立两条待比对的信号频谱曲线m*m的矩阵；
[0027]计算出m*m的矩阵两个元素之间的欧式距离；
[0028]从矩阵的起点到终点的多条路径中，搜索出具有最小矩阵元素之和的路径，以此路径的元素总数作为信号频谱曲线的动态距离。
[0029]在一种实现方案中，欧式距离的计算式为：其中，x表示横轴索引，y表示纵轴索引，q、c表示待对比的信号频谱曲线。
[0030]在一种实现方案中，根据信号频谱曲线的动态距离和两路信号的频率信息与带宽信息，确定出两路信号的相似度，包括：
[0031]以得分X描述两路信号的频率信息和带宽信息的相似度得分，以得分Y描述信号频谱曲线的动态距离的相似度得分，且X+Y＝100，其中，
[0032]若两路信号的频率信息和带宽信息分别对应落入另一路信号的频率信息和带宽信息内，则得X分，否则得0分；
[0033]若信号频谱曲线的动态距离为第一数值，则得Y分，若信号频谱曲线的动态距离大于第二数值，则得0分，若信号频谱曲线的动态距离处于第一数值与第二数值之间，则按照信号频谱曲线的动态距离的倒数乘以Y计分。
[0034]本申请的第二方面，还提供了一种基于信号频谱曲线相似度匹配的信号监测识别装置，装置包括：
[0035]第一处理模块，用于对待识别的两路信号分别进行插值和抽取处理，获得两组定长频谱数组，其中，两路信号的频谱数组是非定长的；
[0036]第二处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于信号频谱曲线相似度匹配的信号监测识别方法，其特征在于，方法包括：对待识别的两路信号分别进行插值和抽取处理，获得两组定长频谱数组，其中，两路信号的频谱数组是非定长的；对所述两组定长频谱数组进行归一化处理，以使所述两组定长频谱数组的数值约束在0
‑
1范围内；对数值约束在0
‑
1范围内的所述两组定长频谱数值进行平滑处理，获得两条待比对的信号频谱曲线；计算出两条待比对的信号频谱曲线的动态距离；根据信号频谱曲线的动态距离和两路信号的频率信息与带宽信息，确定出两路信号的相似度得分，依据所述相似度得分对两路信号是否为同一信号进行判决。2.根据权利要求1所述的基于信号频谱曲线相似度匹配的信号监测识别方法，其特征在于，对待识别的两路信号分别进行插值和抽取处理，获得两组定长频谱数组，包括：对任一路信号，根据信号的频谱数组的长度插值第一倍数的数据点，对插值第一倍数的数据点的信号进行滤波处理，再以第二倍数抽取出信号的频谱数据的数据点，直至两路信号的频谱数组定长。3.根据权利要求2所述的基于信号频谱曲线相似度匹配的信号监测识别方法，其特征在于，插值的表达式为抽取的表达式为x
d
[n]＝x[n*m]，其中，x
i
[n]表示插值后数组，x[k]表示插值前数组，L为插值倍数，x
d
[n]表示抽取后数组，x[n]表示插值前数组，m表示抽取倍数。4.根据权利要求1所述的基于信号频谱曲线相似度匹配的信号监测识别方法，其特征在于，归一化处理的表达式为x[n]＝(x[n]+min(x))/max(x)，其中，x[n]表示归一化前后数组，min(x)表示处理前数组最小值，max(x)表示处理前数组最大值。5.根据权利要求1所述的基于信号频谱曲线相似度匹配的信号监测识别方法，其特征在于，对数值约束在0
‑
1范围内的所述两组定长频谱数值进行平滑处理的计算式为其中，h
i
/H表示滤波器平滑系数，w表示滤波器窗长度，k表示原始索引，i表示滤波器索引。6.根据权利要求1所述的基于信号频谱曲线相似度匹配的信号监测识别方法，其特征在于，计算出两条待比对的信号频谱曲线的动态距离，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕志良，陈曾，漆骐，莫舸舸，
申请(专利权)人：成都华日通讯技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：