CN109188075B - 一种电波信号频率检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电波信号频率检测方法及系统。该方法包括：选取带有余弦函数的三维混沌系统；调节三维混沌系统，使三维混沌系统的变量y和变量z输出连续混沌波形；将调整好的三维混沌系统的检测频率平均划分为多段，得到多个频率检测点；输入待检测的电波信号，确定混沌波形出现间隔的频率检测点为第一检测点；选取第一检测点相邻的两个频率检测点为第二检测点和第三检测点；根据第二检测点以及第三检测点确定第四检测点；第四检测点对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔大于间隔阈值；根据第四检测点确定待检测的电波信号的频率；待检测的电波信号的频率为第四检测点的频率。本方法及系统能够快速、精确的检测电波信号的频率。

Description

一种电波信号频率检测方法及系统

技术领域

本发明涉及电波频率检测领域，特别是涉及一种电波信号频率检测方法及系统。

背景技术

目前使用杜芬混沌系统的间歇混沌特征检测未知频率电波信号，该系统对应电路变量y和z输出的间歇混沌波形之间的间隔内出现的是周期信号，由于混沌信号和周期信号的波形和幅值都接近，当计算混沌信号间隔内的周期信号长短时，从波形差别上区分周期信号和混沌信号很难，效果不好。

发明内容

本发明的目的是提供一种电波信号频率检测方法及系统，用以快速、精确的检测电波信号的频率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种电波信号频率检测方法，所述方法包括：

选取带有余弦函数的三维混沌系统；

调节所述三维混沌系统，使所述三维混沌系统的变量y和变量z输出连续混沌波形；

将调整好的三维混沌系统的检测频率平均划分为多段，得到多个频率检测点；

输入待检测的电波信号，确定所述混沌波形出现间隔的频率检测点为第一检测点；

选取第一检测点相邻的两个频率检测点为第二检测点和第三检测点；

根据所述第二检测点以及所述第三检测点确定第四检测点；所述第四检测点对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔大于间隔阈值；

根据所述第四检测点确定所述待检测的电波信号的频率；所述待检测的电波信号的频率为所述第四检测点的频率。

可选的，所述带有余弦函数的三维混沌系统的系统方程为：

式中，r_acos(ω_at)为三维混沌系统的余弦函数，b为常数值，ω_a为第a个频率检测点的频率，x、y、z为混沌系统的中间变量；表示每隔时间dt测量的变量x输出，表示每隔时间dt测量的变量y输出，表示每隔时间dt测量的变量z输出。

可选的，所述根据所述第二检测点以及所述第三检测点确定第四检测点，具体包括：

根据所述第二检测点以及所述第三检测点确定检测区间；

根据所述检测区间，通过60％的分割法，确定一个新的检测点；

判断所述新的检测点对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔是否大于所述间隔阈值；

若是，确定所述新的检测点为第四检测点；

若否，根据所述新的检测点更新检测区间。

可选的，所述根据所述新的检测点更新检测区间，具体包括：

获取所述第二检测点、所述第三检测点以及所述新的检测点分别对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔；

选择所述波形间隔大的两个检测点来确定新的检测区间。

一种电波信号频率检测系统，所述系统包括：

第一选取模块，用于选取带有余弦函数的三维混沌系统；

调节模块，用于调节所述三维混沌系统，使所述三维混沌系统的变量y和变量z输出连续混沌波形；

划分模块，用于将调整好的三维混沌系统的检测频率平均划分为多段，得到多个频率检测点；

输入模块，用于输入待检测的电波信号，确定所述混沌波形出现间隔的频率检测点为第一检测点；

第二选取模块，用于选取第一检测点相邻的两个频率检测点为第二检测点和第三检测点；

确定模块，用于根据所述第二检测点以及所述第三检测点确定第四检测点；所述第四检测点对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔大于间隔阈值；

频率检测模块，用于根据所述第四检测点确定所述待检测的电波信号的频率；所述待检测的电波信号的频率为所述第四检测点的频率。

可选的，所述带有余弦函数的三维混沌系统的系统方程为：

式中，r_acos(ω_at)为三维混沌系统的余弦函数，b为常数值，ω_a为第a个频率检测点的频率，x、y、z为混沌系统的中间变量；表示每隔时间dt测量的变量x输出，表示每隔时间dt测量的变量y输出，表示每隔时间dt测量的变量z输出。

可选的，所述确定模块包括：

检测区间确定单元，用于根据所述第二检测点以及所述第三检测点确定检测区间；

新的检测点确定单元，用于根据所述检测区间，通过60％的分割法，确定一个新的检测点；

判断单元，用于判断所述新的检测点对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔是否大于所述间隔阈值；

结果确定单元，用于当所述新的检测点对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔大于所述间隔阈值时，确定所述新的检测点为第四检测点；

更新单元，用于当所述新的检测点对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔不大于所述间隔阈值时，根据所述新的检测点更新检测区间。

可选的，所述更新单元包括：

波形间隔获取子单元，用于获取所述第二检测点、所述第三检测点以及所述新的检测点分别对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔；

选择子单元，用于选择波形间隔较大的两个检测点确定新的检测区间。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明带余弦函数三维混沌系统变量和输出的间歇混沌波形的各个混沌信号之间间隔内无信号出现，在验证过程中，很容易区分无信号和混沌信号，区分明显，检验和计算容易，解决了杜芬混沌系统检测未知频率信号时不方便的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例电波信号频率检测方法的流程图；

图2为本发明实施例电波信号频率检测系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例电波信号频率检测方法的流程图。如图1所示，一种电波信号频率检测方法包括：

步骤101：选取带有余弦函数的三维混沌系统。

步骤102：调节所述三维混沌系统，使所述三维混沌系统的变量y和变量z输出连续混沌波形。

所述带有余弦函数的三维混沌系统的系统方程为：

式中，r_acos(ω_at)为三维混沌系统的余弦函数，b为常数值，ω_a为第a个频率检测点的频率，x、y、z为混沌系统的中间变量；表示每隔时间dt测量的变量x输出，表示每隔时间dt测量的变量y输出，表示每隔时间dt测量的变量z输出。

系统自身包含余弦信号幅值为r_a、频率为ω_a，公式中余弦函数r_a cos(ω_at)对应的物理实现是输出余弦电波的电路；公式中字母x、y、z是混沌系统的中间变量，对应的物理实现是该混沌系统对应的混沌电路的中间状态输出测试点输出的电信号，初值均取0；公式中 整数n的初值取0，dt是由制作者自己随意取一个固定的数值，其范围在0.0001～0.001之间，对应的物理实现是该混沌系统对应的混沌电路的中间状态输出测试点输出的电信号由第n次测试输出值后经过电路的迭代运算得到间隔时间为dt的第n+1次的测试输出值；选取参数b＝3.4，其物理实现是将混沌电路中间状态输出测试点z输出信号放大3.4倍，放大功能由电信号放大器实现；当公式对应的混沌电路余弦信号r_a cos(ω_at)输入后混沌电路各个中间状态输出点信号测试点x、y、z的输出电信号电压由初值x₀、y₀、z₀经过电路的迭代运算得到间隔时间为dt的一组新的值x₁、y₁、z₁，再由x₁、y₁、z₁经过迭代运算后得到一组新的值x₂、y₂、z₂，依此类推得到x_n、y_n、z_n,……,x_n+1、y_n+1、_n+1……，中间变量y和z测试点的一系列输出的电信号电压组成混沌电路的输出电压波形。调节带余弦函数的三维混沌系统的参数使系统对应检测电路的变量y和z在没有外界余弦电波信号输入时，公式中余弦函数r_a cos(ω_at)对应的电路内部的余弦电路输出电压信号作为输入信号引起混沌电路自激振荡，此时各个变量的输出值按照混沌形状的拟周期波动振荡变化，系统变量y和z对应的混沌电路的中间状态输出测试点输出的电信号为连续混沌状的电压信号。

步骤103：将调整好的三维混沌系统的检测频率平均划分为多段，得到多个频率检测点。

没有外部电波信号输入时，各点对应的检测电路变量y和z输出都为连续混沌状信号的产生过程，通过步骤102设定一个频率ω_a使电路输出混沌波形，因为频率的变化不改变电路的输出波形状态，该频率的值可以根据需要改变。将选定的频率检测范围分成n段，每段频率检测点用ω加下标标示，n段的各个频率检测点分别为ω₀,…,ω_k,ω_k+1,…ω_n，分别用n段的各点检测频率替换带余弦函数三维混沌系统余弦函数r_a cos(ω_at)中频率ω_a，在没有外界电波信号输入时，替换后得到的带余弦函数三维混沌系统对应的n个检测电路的变量y和z都输出连续混沌状的电压信号。

步骤104：输入待检测的电波信号，确定所述混沌波形出现间隔的频率检测点为第一检测点。

步骤105：选取第一检测点相邻的两个频率检测点为第二检测点和第三检测点。

步骤106：根据所述第二检测点以及所述第三检测点确定第四检测点；所述第四检测点对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔大于间隔阈值。

步骤107：根据所述第四检测点确定所述待检测的电波信号的频率；所述待检测的电波信号的频率为所述第四检测点的频率。

根据所述第二检测点以及所述第三检测点确定检测区间；

根据所述检测区间，通过60％的分割法，确定一个新的检测点；

判断所述新的检测点对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔是否大于所述间隔阈值；

若是，确定所述新的检测点为第四检测点；

若否，根据所述新的检测点更新检测区间。获取所述第二检测点、所述第三检测点以及所述新的检测点分别对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔；选择所述波形间隔大的两个检测点来确定新的检测区间。

如在检测频率ω_k点变量y和z输出混沌电压波形出现间隔，选新频率检测点ω_s＝ω_k-1+(ω_k+1-ω_k-1)×60％，比较ω_s，ω_k-1和ω_k+1检测点，选混沌间隔大两点组成新区间的产生过程，是设有一个被测电波信号输入到混沌系统对应的检测电路中，被测电波信号用r_x cos(ω_xt)表示，其幅值为r_x，频率为ω_x，在加入被测信号后，新带余弦函数的三维混沌系统其具体形式变为：

将前述带余弦函数三维混沌系统公式中加入外部被测量的余弦信号r_x cos(ω_xt)，得到新带余弦函数的三维混沌系统，信号r_x cos(ω_xt)幅值为r_x、频率为ω_x，新公式中余弦函数r_x cos(ω_xt)对应的物理实现是输入一个外部被测量的余弦电波信号；此时在外部被测量的余弦电波信号和内部自身的余弦电路输出的余弦电波信号两者相互叠加的共同影响下，新的带余弦函数三维混沌系统检测点ω_k对应的检测电路的变量y和z在输出的混沌波形之间出现有规律的间隔，表示测量到一个频率在测试点ω_k附近的电波信号。选定频率ω_k点左右两个相邻点(ω_k-1,ω_k+1)，在(ω_k-1,ω_k+1)区间内按60％的分割法选择一个新检测点ω_s＝ω_k-1+(ω_k+1-ω_k-1)×60％，比较ω_s，ω_k-1和ω_k+1三个检测点检测结果，与被测量电波信号的信号频率越接近的测试点对应的变量y和z输出的混沌波形信号之间出现有规律的间隔越大，选择变量y和z输出的两个间歇混沌平均间隔大的两个检测点，再次组成一个选定区间。

反复采用与上述步骤同样过程，直到找到一个检测点，其对应电路变量y和z输出的间歇混沌间隔在设定的频率检测精度内的产生过程，是制作者反复采用与步骤c同样过程，按照60％的分割法再次选择一个新频率检测点ω_s+1，直到找到一个频率检测点ω_s+n的带余弦函数三维混沌系统对应电路变量y和z输出的两个间歇混沌平均间隔超过事前设定的检测精度Δω对应的间隔，表示检测到一个频率接近ω_s+n的被测电波信号r_x cos(ω_xt)，两个电波信号频率的误差Δω＝ω_s+n-ω_x在事前设定的频率检测精度内。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

1、本方法的检测和计算过程具有唯一性。

2、本方法的带余弦函数三维混沌系统变量和输出的混沌波形间隔内无信号出现，混沌波形和无信号波形差别大，验证过程简单。

根据上述频率检测过程可知，本发明的方法基于带余弦函数三维混沌系统变量和输出的间歇混沌间隔距离和频率差具有一一对应关系的原理，通过间歇混沌的间隔经过计算求得被测未知频率信号，检测过程简单、迅速，其检测和计算具有唯一性特征。

图2为本发明实施例电波信号频率检测系统的结构框图。如图2所示，一种电波信号频率检测系统包括：

第一选取模块201，用于选取带有余弦函数的三维混沌系统。所述带有余弦函数的三维混沌系统的系统方程为：

式中，r_acos(ω_at)为三维混沌系统的余弦函数，b为常数值，ω_a为第a个频率检测点的频率，x、y、z为混沌系统的中间变量；表示每隔时间dt测量的变量x输出，表示每隔时间dt测量的变量y输出，表示每隔时间dt测量的变量z输出。

调节模块202，用于调节所述三维混沌系统，使所述三维混沌系统的变量y和变量z输出连续混沌波形。

划分模块203，用于将调整好的三维混沌系统的检测频率平均划分为多段，得到多个频率检测点。

输入模块204，用于输入待检测的电波信号，确定所述混沌波形出现间隔的频率检测点为第一检测点。

第二选取模块205，用于选取第一检测点相邻的两个频率检测点为第二检测点和第三检测点。

确定模块206，用于根据所述第二检测点以及所述第三检测点确定第四检测点；所述第四检测点对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔大于间隔阈值。

所述确定模块206包括：

检测区间确定单元，用于根据所述第二检测点以及所述第三检测点确定检测区间；

新的检测点确定单元，用于根据所述检测区间，通过60％的分割法，确定一个新的检测点；

判断单元，用于判断所述新的检测点对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔是否大于所述间隔阈值；

结果确定单元，用于当所述新的检测点对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔大于所述间隔阈值时，确定所述新的检测点为第四检测点；

更新单元，用于当所述新的检测点对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔不大于所述间隔阈值时，根据所述新的检测点更新检测区间。所述更新单元包括：波形间隔获取子单元，用于获取所述第二检测点、所述第三检测点以及所述新的检测点分别对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔；选择子单元，用于选择波形间隔较大的两个检测点确定新的检测区间。

频率检测模块207，用于根据所述第四检测点确定所述待检测的电波信号的频率；所述待检测的电波信号的频率为所述第四检测点的频率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种电波信号频率检测方法，其特征在于，所述方法包括：

选取带有余弦函数的三维混沌系统；

调节所述三维混沌系统，使所述三维混沌系统的变量y和变量z输出连续混沌波形；

将调整好的三维混沌系统的检测频率平均划分为多段，得到多个频率检测点；

输入待检测的电波信号，确定所述混沌波形出现间隔的频率检测点为第一检测点；

选取第一检测点相邻的两个频率检测点为第二检测点和第三检测点；

根据所述第二检测点以及所述第三检测点确定第四检测点；所述第四检测点对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔大于间隔阈值；所述根据所述第二检测点以及所述第三检测点确定第四检测点，具体包括：

根据所述第二检测点以及所述第三检测点确定检测区间；

根据所述检测区间，通过60％的分割法，确定一个新的检测点；

判断所述新的检测点对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔是否大于所述间隔阈值；

若是，确定所述新的检测点为第四检测点；

若否，根据所述新的检测点更新检测区间；所述根据所述新的检测点更新检测区间，具体包括：

获取所述第二检测点、所述第三检测点以及所述新的检测点分别对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔；

选择所述波形间隔大的两个检测点来确定新的检测区间；

根据所述第四检测点确定所述待检测的电波信号的频率；所述待检测的电波信号的频率为所述第四检测点的频率。

2.根据权利要求1所述的电波信号频率检测方法，其特征在于，所述带有余弦函数的三维混沌系统的系统方程为：

式中，r_acos(ω_at)为三维混沌系统的余弦函数，b为常数值，ω_a为第a个频率检测点的频率，x、y、z为混沌系统的中间变量；表示每隔时间dt测量的变量x输出，表示每隔时间dt测量的变量y输出，表示每隔时间dt测量的变量z输出。

3.一种电波信号频率检测系统，其特征在于，所述系统包括：

第一选取模块，用于选取带有余弦函数的三维混沌系统；

调节模块，用于调节所述三维混沌系统，使所述三维混沌系统的变量y和变量z输出连续混沌波形；

划分模块，用于将调整好的三维混沌系统的检测频率平均划分为多段，得到多个频率检测点；

输入模块，用于输入待检测的电波信号，确定所述混沌波形出现间隔的频率检测点为第一检测点；

第二选取模块，用于选取第一检测点相邻的两个频率检测点为第二检测点和第三检测点；

确定模块，用于根据所述第二检测点以及所述第三检测点确定第四检测点；所述第四检测点对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔大于间隔阈值；所述确定模块包括：

检测区间确定单元，用于根据所述第二检测点以及所述第三检测点确定检测区间；

新的检测点确定单元，用于根据所述检测区间，通过60％的分割法，确定一个新的检测点；

判断单元，用于判断所述新的检测点对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔是否大于所述间隔阈值；

结果确定单元，用于当所述新的检测点对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔大于所述间隔阈值时，确定所述新的检测点为第四检测点；

更新单元，用于当所述新的检测点对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔不大于所述间隔阈值时，根据所述新的检测点更新检测区间；

所述更新单元包括：

波形间隔获取子单元，用于获取所述第二检测点、所述第三检测点以及所述新的检测点分别对应的三维混沌系统的变量y和变量z输出的波形间隔；

选择子单元，用于选择波形间隔较大的两个检测点确定新的检测区间；

频率检测模块，用于根据所述第四检测点确定所述待检测的电波信号的频率；所述待检测的电波信号的频率为所述第四检测点的频率。

4.根据权利要求3所述的电波信号频率检测系统，其特征在于，所述带有余弦函数的三维混沌系统的系统方程为：

式中，r_acos(ω_at)为三维混沌系统的余弦函数，b为常数值，ω_a为第a个频率检测点的频率，x、y、z为混沌系统的中间变量；表示每隔时间dt测量的变量x输出，表示每隔时间dt测量的变量y输出，表示每隔时间dt测量的变量z输出。