一种基于平滑拟合的频谱拼接方法
技术领域
本发明通信
技术领域
，具体是一种基于平滑拟合的频谱拼接方法。背景技术
目前待监测的电磁频谱带宽远大于现有接收机的带宽，因此需要多次分段接收采集再将多段频谱拼接到一起，才能形成整个宽带频谱。现有公开的拼接方法大多采用直接拼接法，由于每段频谱底噪等因素差异，这样拼接后整体频谱起伏较大，会引入由于拼接带来的人为频谱毛刺，影响后续信号监测的性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于平滑拟合的频谱拼接方法，包括如下步骤：
S1、设置需监测的频谱范围，对频谱进行截取，对截取到的第一段频谱进行FFT计算得到离散傅立叶变换，第一段频谱范围为；对第i段谱进行FFT计算得到离散傅立叶变换，第i段频谱范围为，，为固定值；
S2、分别对第i段和第i-1段频谱范围内的数据进行突发信号检测，当存在突发信号时则进入S3，否则进入S4；
S3、提取第i段频谱内检测到的突发信号数据段进行离散傅立叶变换得到，提取第i-1段频谱内检测到的突发信号数据段进行离散傅里叶变换得到，进入S4；
S4、计算第i段频谱内的离散傅立叶变换，计算第i-1段频段内的离散傅立叶变换，进入S5；
S5、根据与得到频谱拼接拟合参数，根据拟合参数完成宽带频谱拼接。
进一步的，所述的分别对第i段和第i-1段频谱范围内的数据进行突发信号检测，包括如下过程：
采集第i段频谱数据，频率范围为，
其中，为采集的宽带背景信号，为离散傅立叶变换，对于第i-1段采集数据截取在频段范围内的进行滑动双窗法突发检测，对第i段采集数据截取频段范围内的进行滑动双窗法突发检测，得到突发数据段，对数据进行离散傅立叶变换，得到频谱数据：
。
进一步的，所述的行滑动双窗法突发检测包括如下过程：
滑动双窗法通过对比相邻两个时间窗口内的信号能量，检测信号的起止；即设两个相邻的长度为 的窗口，分别为窗口A和窗口B；窗口A和窗口B在接收到的信号上进行滑动时，落入两个窗口的能量分别为和：
；
；
上式中，表示信号样点序列，n为相关的起点，k表示相关窗口内的样点索引；检测时，窗口A和窗口B开始滑动；当窗口A和窗口B都只是包含噪声能量时，和的值恒定，窗口A和窗口B的能量比值m恒定，即m等于1；窗口A和窗口B继续滑动，突发信号逐渐进入窗口B，窗口B的能量逐渐增大，此时A窗口还只是包含噪声，窗口A和窗口B的能量比值逐渐增大；当窗口B全部包含突发信号，A窗口只包含噪声能量，两个窗口的能量比值m达到最大，此时对应突发信号的起始时刻记为；继续滑动，突发信号逐渐进入窗口A，窗口A和窗口B的能量比值m逐渐回落到1；当窗口B只包含噪声时，窗口A包含全部突发信号，窗口A和窗口B的能量比值m达到最小，此时对应突发信号的结束时刻，记为，得到突发信号数据段，对数据进行离散傅立叶变换，得到：
。
进一步的，对频谱数据与进行频谱拼接拟合参数求解，频谱拼接拟合参数满足以下关系：
利用上式得到的拟合参数，计算，为宽频段频谱数据。
本发明的有益效果是：该方法通过利用前后段重叠频谱数据样本得到拟合，从而实现前后段频谱平滑，该技术可广泛地应用到无线电监测和通信对抗领域。
附图说明
图1为一种基于平滑拟合的频谱拼接方法的流程示意图；
图2为频谱划分示意图；
图3为双窗法示意图；
图4为拟合拼接效果示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种基于平滑拟合的频谱拼接方法，包括如下步骤：
S1、设置需监测的频谱范围，对频谱进行截取，对截取到的第一段频谱进行FFT计算得到离散傅立叶变换，第一段频谱范围为；对第i段谱进行FFT计算得到离散傅立叶变换，第i段频谱范围为，，为固定值；
S2、分别对第i段和第i-1段频谱范围内的数据进行突发信号检测，当存在突发信号时则进入S3，否则进入S4；
S3、提取第i段频谱内检测到的突发信号数据段进行离散傅立叶变换得到，提取第i-1段频谱内检测到的突发信号数据段进行离散傅里叶变换得到，进入S4；
S4、计算第i段频谱内的离散傅立叶变换，计算第i-1段频段内的离散傅立叶变换，进入S5；
S5、根据与得到频谱拼接拟合参数，根据拟合参数完成宽带频谱拼接。
进一步的，所述的分别对第i段和第i-1段频谱范围内的数据进行突发信号检测，包括如下过程：
采集第i段频谱数据，频率范围为，
其中，为采集的宽带背景信号，为离散傅立叶变换，对于第i-1段采集数据截取在频段范围内的进行滑动双窗法突发检测，对第i段采集数据截取频段范围内的进行滑动双窗法突发检测，得到突发数据段，对数据进行离散傅立叶变换，得到频谱数据：
。
进一步的，所述的行滑动双窗法突发检测包括如下过程：
滑动双窗法通过对比相邻两个时间窗口内的信号能量，检测信号的起止；即设两个相邻的长度为的窗口，分别为窗口A和窗口B；窗口A和窗口B在接收到的信号上进行滑动时，落入两个窗口的能量分别为和：
；
；
上式中，表示信号样点序列，n为相关的起点，k表示相关窗口内的样点索引；检测时，窗口A和窗口B开始滑动；当窗口A和窗口B都只是包含噪声能量时，和的值恒定，窗口A和窗口B的能量比值m恒定，即m等于1；窗口A和窗口B继续滑动，突发信号逐渐进入窗口B，窗口B的能量逐渐增大，此时A窗口还只是包含噪声，窗口A和窗口B的能量比值逐渐增大；当窗口B全部包含突发信号，A窗口只包含噪声能量，两个窗口的能量比值m达到最大，此时对应突发信号的起始时刻记为；继续滑动，突发信号逐渐进入窗口A，窗口A和窗口B的能量比值m逐渐回落到1；当窗口B只包含噪声时，窗口A包含全部突发信号，窗口A和窗口B的能量比值m达到最小，此时对应突发信号的结束时刻，记为，得到突发信号数据段，对数据进行离散傅立叶变换，得到：
。
进一步的，对频谱数据与进行频谱拼接拟合参数求解，频谱拼接拟合参数满足以下关系：
利用上式得到的拟合参数，计算，为宽频段频谱数据。
具体的，基于平滑拟合的频谱拼接方法，包括以下步骤：
S1、设置需要监测的整个频谱范围，进入S2；
S2、采集第一段数据进行FFT计算得到离散傅立叶变换 ，第一段频谱范围为， 表示为射频接收机采集带宽，为一固定值，，进入S3；
S3、采集第i段数据进行FFT计算得到离散傅立叶变换，第i段频谱范围为此处，且对于任意而言，，为一个固定值，进入S4；
S4、分别对i段和i-1段频段范围内的数据进行突发信号检测，当存在突发信号时则进入S5，否则进入S6；
S5、提取i段频谱内检测到的突发信号数据段进行离散傅立叶变换得到,提取i-1段频谱内检测到的突发信号数据段进行离散傅里叶变换得到，进入S6;
S6、计算i段频段内的离散傅立叶变换，计算i-1段频段内的离散傅立叶变换，进入S7；
S7、根据前后段频谱数据与得到频谱拼接拟合参数，并对进入S8；
S8、计算，为宽频段频谱数据，进入S9；
S9、，若此时就是拼接得到的宽带频谱计算值，完成宽带频谱拼接。
采集第i段频谱数据，频率范围为，
其中，为采集的宽带背景信号，为离散傅立叶变换。
滑动双窗法通过对比相邻两个时间窗口内的信号能量，检测信号的起止；即设两个相邻的长度为的窗口，分别为窗口A和窗口B；窗口A和窗口B在接收到的信号上进行滑动时，落入两个窗口的能量分别为和：
；
；
上式中，表示信号样点序列，n为相关的起点，k表示相关窗口内的样点索引；检测时，窗口A和窗口B开始滑动；当窗口A和窗口B都只是包含噪声能量时，和的值恒定，窗口A和窗口B的能量比值m恒定，即m等于1；窗口A和窗口B继续滑动，突发信号逐渐进入窗口B，窗口B的能量逐渐增大，此时A窗口还只是包含噪声，窗口A和窗口B的能量比值逐渐增大；当窗口B全部包含突发信号，A窗口只包含噪声能量，两个窗口的能量比值m达到最大，此时对应突发信号的起始时刻记为；继续滑动，突发信号逐渐进入窗口A，窗口A和窗口B的能量比值m逐渐回落到1；当窗口B只包含噪声时，窗口A包含全部突发信号，窗口A和窗口B的能量比值m达到最小，此时对应突发信号的结束时刻，记为。通过该方法可以突发信号数据段，对数据进行离散傅立叶变换，得到：
对第i段采集数据截取频段范围内的进行滑动双窗法突发检测，得到突发数据段，对数据进行离散傅立叶变换，得到频谱数据：
利用得到与进行频谱拼接拟合参数求解，该参数需要满足一下关系：
利用上式得到的拟合参数，计算，为宽频段频谱数据。
根据图4可以看出拟合拼接在过渡带比较平滑，这样就不会给后续信号检测识别带来虚警。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
