CN109782216B - 一种二维空间谱峰值搜索的简易方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种二维空间谱峰值搜索的简易方法，获取电磁波信号的二维空间谱并离散化，计算空间谱的每一行中所有列数据的最大值，利用相邻值比较法确认每一个位置数据对是否对应二维谱空间谱的峰值；若为数据峰值，则保留该组数据对；否则，剔除该组数据对；空间谱峰值的位置为保留下来的数据对所对应的角度。本发明根据系统的对响应速度以及方向搜索精确度的具体要求来对Δ进行灵活配置，将复杂且耗时的二维空间的扫描搜索，通过两个一维空间搜索的方式对其进行了简化操作，能够降低信号处理的复杂度，节省搜索时间，提高电磁波探测系统的响应的实时性。

Description

一种二维空间谱峰值搜索的简易方法

技术领域

本发明属于电磁波空间谱估计领域，涉及一种谱峰值搜索方法。

背景技术

电磁波探测系统通过扫描来获取的电磁信号的空间谱强度。扫描的方式可以仅针对方位或者俯仰进行一维扫描，也可以同时进行方位和俯仰的二维扫描。

对于一维扫描获取的电磁空间谱，用一维相邻值比较法可以确定某点是否为空间谱峰值，具体方法是判断该点的空间谱强度是否同时大于左右相邻点的空间谱强度。对于二维扫描获取的电磁空间谱，用二维相邻值比较法可以确定某点是否为空间谱峰值，具体方法是判断该点的空间谱强度是否同时大于方位上相邻点和俯仰上的相邻点的空间谱强度。

虽然利用二维相邻值比较法进行二维空间谱搜索，可以获取电磁波的来向。但是，二维搜索方法的搜索过程需要遍历所有的空间方向，搜索过程十分耗时，故而会降低电磁波探测系统响应和预警速度。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种二维空间谱峰值搜索的简易方法，可以有效的提升搜索速度，提高系统处理的实时性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1，获取电磁波信号的二维空间谱

其中，θ为俯仰角，

为方位角，0°≤θ≤90°，

步骤2，对

进行离散化，离散化后二维谱空间谱Q(m，n)＝P(m·Δ，n·Δ)，其中，Δ为角度离散间隔，0°＜Δ≤90°；m和n分别为θ/Δ和

数据区间内的整数值，在二维谱空间谱Q(m，n)中，m表示行序号，m的最大值用M表示，n表示列序号，n的最大值用N表示；

步骤3，计算Q(m，n)的每一行中所有列数据的最大值，组成一维序列R_i，0≤i≤M；

步骤4，利用相邻值比较法计算一维序列R_i的极大值点的位置序号，位置序号组成序列X；

步骤5，计算Q(m，n)的每一列中所有行数据的最大值，组成一维序列L_j，0≤j≤N；

步骤6，利用相邻值比较法计算一维序列L_j的极大值点的位置序号，位置序号组成序列Y；

步骤7，将序列X每个元素与序列Y的每一个元素组成一组位置数据对；

步骤8，根据二维相邻值比较法，确认每一个位置数据对是否对应二维谱空间谱为Q(m，n)的峰值；若为数据峰值，则保留该组数据对；否则，剔除该组数据对；

步骤9，空间谱峰值的位置为步骤8中保留下来的数据对所对应的角度。

本发明的有益效果是：

1.本发明可以通过调整Δ值，控制系统的搜索响应速度。Δ值越小则峰值搜索越精确，Δ值越大则搜索速度越快，可以根据系统的对响应速度以及方向搜索精确度的具体要求来对Δ进行灵活配置。

2.本发明将复杂且耗时的二维空间的扫描搜索，通过两个一维空间搜索的方式对其进行了简化操作，能够降低信号处理的复杂度，节省搜索时间，提高电磁波探测系统的响应的实时性。

附图说明

图1是二维空间谱

示意图，其中(a)是空间谱的3D显示，(b)是局部空间谱等高线显示；

图2是序列R_i的曲线图；

图3是序列L_i的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明通过空间谱估计方法，例如Capon、MUSIC等方法，获得电磁波在不同来向上的空间谱响应；通过扫描计算分析二维空间谱的峰值的位置，获得空间电磁波的来向信息。在电磁探测系统使用过程中，通过空间谱估计方法，对空间电磁波信息的侦察和预警，并为电磁反制提供保障信息。

具体实现如下：

步骤1：获取电磁波信号的二维空间谱

其中，θ为俯仰角，

为方位角，0°≤θ≤90°,

步骤2：对二维空间谱

进行离散化，离散化后二维谱空间谱为Q(m，n)，Q(m，n)＝P(m·Δ，n·Δ)，其中，Δ为角度离散间隔，0°＜Δ≤90°。m和n分别为θ/Δ和

数据区间内的整数值。在二维谱空间谱Q(m，n)中，m表示行序号，m的最大值用M表示，n表示列序号，n的最大值用N表示。

步骤3：计算Q(m，n)的每一行中所有列数据的最大值，组成一维序列R_i，0≤i≤M。

步骤4：利用相邻值比较法计算一维序列R_i的极大值点的位置序号，位置序号组成序列X。

步骤5：计算Q(m，n)的每一列中所有行数据的最大值，组成一维序列L_j，0≤j≤N。

步骤6：利用相邻值比较法计算一维序列L_j的极大值点的位置序号，位置序号组成序列Y。

步骤7：将序列X每个元素与序列Y的每一个元素组成一组位置数据对。

步骤8：根据二维相邻值比较法，确认每一个位置数据对是否对应二维谱空间谱为Q(m，n)的峰值。若为数据峰值，则保留该组数据对；否则，剔除该组数据对。

步骤9：空间谱峰值的位置为步骤8中保留下来的数据对所对应的角度。

本发明的实施例包括以下步骤：

步骤1：获取电磁波信号的二维空间谱

其中，θ为俯仰角，

为方位角，0°≤θ≤90°,

见图1所示。

步骤2：对二维空间谱

进行离散化，离散化后二维谱空间谱为Q(m，n)，Q(m，n)＝P(m·Δ，n·Δ)，其中，角度离散间隔Δ为1°。m和n为整数，m∈[0,90]，n∈[0,359]。

步骤3：计算Q(m，n)的每一行中所有列数据的最大值，组成一维序列R_i，0≤i≤90，如图2所示。

步骤4：利用相邻值比较法计算一维序列R_i的极大值点的位置序号，位置序号组成序列X，X＝{40,50,70}。

步骤5：计算Q(m，n)的每一列中所有行数据的最大值，组成一维序列L_j，0≤j≤N，如图3所示。

步骤6：利用相邻值比较法计算一维序列L_j的极大值点的位置序号，位置序号组成序列Y，Y＝{40,120,180}。

步骤7：将序列X每个元素与序列Y的每一个元素组成一组位置数据对，分别为[40,40],[40,120],[40,180],[50,40],[50,120],[50,180],[70,40],[70,120],[70,180]。

步骤8：根据二维相邻值比较法，确认每一个位置数据对是否对应二维谱空间谱为Q(m，n)的峰值。若为数据峰值，则保留该组数据对；否则，剔除该组数据对。经过筛选剔除，保留的数据对分别为[40,120],[50,120],[50,180],[70,40]；

步骤9：空间谱峰值的位置分别为(俯仰40°方位120°)、(俯仰50°方位120°)、(俯仰50°方位180°)、(俯仰70°方位40°)。

至此，一种二维空间谱峰值搜索的简易方法的设计完成。

Claims (1)

1.一种二维空间谱峰值搜索的简易方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1，获取电磁波信号的二维空间谱

其中，θ为俯仰角，

为方位角，0°≤θ≤90°，

步骤2，对

进行离散化，离散化后二维谱空间谱Q(m，n)＝P(m·Δ，n·Δ)，其中，Δ为角度离散间隔，0°＜Δ≤90°；m和n分别为θ/Δ和

数据区间内的整数值，在二维谱空间谱Q(m，n)中，m表示行序号，m的最大值用M表示，n表示列序号，n的最大值用N表示；

步骤3，计算Q(m，n)的每一行中所有列数据的最大值，组成一维序列R_i，0≤i≤M；

步骤4，利用相邻值比较法计算一维序列R_i的极大值点的位置序号，位置序号组成序列X；

步骤5，计算Q(m，n)的每一列中所有行数据的最大值，组成一维序列L_j，0≤j≤N；

步骤6，利用相邻值比较法计算一维序列L_j的极大值点的位置序号，位置序号组成序列Y；

步骤7，将序列X每个元素与序列Y的每一个元素组成一组位置数据对；

步骤8，根据二维相邻值比较法，确认每一个位置数据对是否对应二维谱空间谱为Q(m，n)的峰值；若为数据峰值，则保留该组数据对；否则，剔除该组数据对；

步骤9，空间谱峰值的位置为步骤8中保留下来的数据对所对应的角度。

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