CN110458103B - 塔康信号检测方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种塔康信号检测方法、设备及存储介质，其中，方法包括：获取待测信号；确定所述待测信号的自相关能量以及所述待测信号与参考信号之间的互相关能量；所述参考信号为与塔康信号包络相同或相近的信号；当所述互相关能量大于自相关能量时，确定所述待测信号的脉冲特征参数；判断所述脉冲特征参数是否满足塔康信号的特征要求；若是，则确定所述待测信号为塔康信号。本申请实施例提供的塔康信号检测方法、设备及存储介质能够解决已有技术中对信号进行检测的准确度较低、检测过程较为复杂等的问题。

Description

塔康信号检测方法、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及信号检测方法，尤其涉及一种塔康信号检测方法、设备及存储介质。

背景技术

塔康(简称：TACAN)信号是一种近距无线电导航系统，它在1000兆赫频段上为覆盖半径350km范围内的飞机提供方位和距离的二维定位，并且它精度高、体积小、安装方便，目前在美国、北约等许多国家广泛运用，主要用于航路导航、空中加油和空中编队飞行，因此对TACAN信号实现检测，分析其信号特征，对丰富检测方式，提高检测性能有重要的应用意义。

目前TACAN检测普遍采用的方法采用固定门限实现信号的检测，并通过脉冲上升沿、下降沿、幅度检测等一系列复杂判断来对TACAN信号进行检测。上述方法在不同噪声干扰和不同信号幅度情况下，由于噪声、串扰、反射等原因会引起脉冲上升沿抖动，使得检测TACAN信号脉冲参数(如：脉冲宽度、脉冲幅度、脉冲间隔等)容易受到影响，准确度下降。

发明内容

本申请实施例中提供了一种塔康信号检测方法、设备及存储介质，能够解决已有技术中对信号进行检测的准确度较低的问题。

本申请第一方面实施例提供一种塔康信号检测方法，包括：

获取待测信号；

确定所述待测信号的自相关能量以及所述待测信号与参考信号之间的互相关能量；所述参考信号为与塔康信号包络相同或相近的信号；

当所述互相关能量大于自相关能量时，确定所述待测信号的脉冲特征参数；

判断所述脉冲特征参数是否满足塔康信号的特征要求；若是，则确定所述待测信号为塔康信号。

本申请第二方面实施例提供一种塔康信号检测设备，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如上所述的方法。

本申请第三方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如上所述的方法。

本申请实施例所提供的技术方案，通过获取待测信号，确定待测信号的自相关能量以及待测信号与参考信号之间的互相关能量，当互相关能量大于自相关能量时，确定待测信号有可能是塔康信号，由于自相关、互相关的算法对噪声有很强的抑制作用，因此，通过确定待测信号的自相关能量、互相关能量并对其进行判断，可以实现塔康信号的自适应检测，还能够达到较好的降噪效果，削弱噪声对待测信号的干扰，有利于提高塔康信号检测的准确度。另外，在判断出待测信号有可能是塔康信号的基础上，才进一步获取待测信号的脉冲特征参数并判断脉冲特征参数是否满足塔康信号的特征要求，若满足则确定待测信号即为塔康信号，能够减少很多不必要的信号处理和比较判断过程，节省处理器的资源，提高信号检测和处理的效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例一提供的塔康信号检测方法的流程图；

图2为本申请实施例二提供的塔康信号检测方法的流程图；

图3为塔康高斯脉冲信号的波形图；

图4为对待测信号进行互相关处理和自相关处理的比对波形图；

图5为本申请实施例三提供的塔康信号检测设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本实施例提供一种塔康信号检测方法，用于对接收到的待测信号进行检测，确定该待测信号是否为塔康信号。

实际应用中，该塔康信号检测方法可以通过计算机程序实现，例如，应用软件等；或者，该塔康信号检测方法也可以实现为存储有相关计算机程序的介质，例如，U盘、云盘等；再或者，该塔康信号检测方法还可以通过集成或安装有相关计算机程序的实体装置实现，例如，芯片、可移动智能设备等。

图1为本申请实施例一提供的塔康信号检测方法的流程图。如图1所示，本实施例提供的塔康信号检测方法，包括：

步骤101、获取待测信号。

该步骤以及如下各步骤可以由塔康信号检测设备中的处理器来执行。塔康信号检测设备中还与信号接收器相连，或者，塔康信号检测设备内置信号接收器。信号接收器接收外部的设备发来的待测信号，处理器从信号接收器获取该待测信号。

步骤102、确定待测信号的自相关能量以及待测信号与参考信号之间的互相关能量。

确定待测信号的自相关能量的方式可参照现有技术中对脉冲信号自相关能量进行计算的方式。

参考信号为与塔康信号相似的信号，例如：参考信号为与塔康信号包络相同或相近的脉冲信号，例如：塔康高斯脉冲信号。确定待测信号与参考信号之间的互相关能量，也可参照现有技术中对脉冲信号的互相关能量进行计算的方式。

步骤103、当互相关能量大于自相关能量时，确定待测信号的脉冲特征参数。

在步骤102执行完毕后，判断该步骤中确定的互相关能量是否大于自相关能量。若互相关能量大于自相关能量，则待测信号有可能是塔康信号，需要进行进一步的判断。具体是确定待测信号的脉冲特征参数，脉冲特征参数为能够表征塔康信号特征的参数，例如：脉冲特征参数可以为脉冲宽度、脉冲间隔、脉冲幅度、脉冲到达时间等特征参数。

步骤104、判断脉冲特征参数是否满足塔康信号的特征要求。

判断上述脉冲特征参数是否满足塔康信号的特征要求，例如：判断上述待测信号的脉冲特征参数是否与塔康信号对应的特征参数相同，若是，则确定待测信号即为塔康信号，执行步骤105。

步骤105、产生待测信号为塔康信号的结果。

本实施例所提供的技术方案，通过获取待测信号，确定待测信号的自相关能量以及待测信号与参考信号之间的互相关能量，当互相关能量大于自相关能量时，确定待测信号有可能是塔康信号，由于自相关、互相关的算法对噪声有很强的抑制作用，因此，通过确定待测信号的自相关能量和互相关能量并对其进行判断，可以实现塔康信号的自适应检测，还能够达到较好的降噪效果，削弱噪声对待测信号的干扰，有利于提高塔康信号检测的准确度。另外，在判断出待测信号有可能是塔康信号的基础上，才进一步获取待测信号的脉冲特征参数并判断脉冲特征参数是否满足塔康信号的特征要求，若满足则确定待测信号即为塔康信号，能够减少很多不必要的信号处理和比较判断过程，节省处理器的资源，提高信号检测和处理的效率。

实施例二

本实施例是在上述实施例的基础上，提供一种塔康信号检测方法的具体实现方式。

图2为本申请实施例二提供的塔康信号检测方法的流程图。如图2所示，塔康信号检测方法包括：

步骤201、获取待测信号。

该步骤的具体实现方式可参照上述实施例中的步骤101，此处不再赘述。

参考信号为塔康高斯脉冲信号。假定塔康高斯脉冲信号为

可通过MATLAB产生，为已知信号，如图3所示。假设接收到的待测信号为ξ，则

步骤202、确定待测信号与参考信号之间的互相关能量。

本实施例提供一种确定互相关能量的具体实现方式：

确定待测信号与参考信号之间的互相关能量，具体可通过如下公式来确定：

其中，E_m为待测信号的互相关能量，

为参考信号，

为待测信号，考虑到信号与噪声相互独立，可以近似认为

为0，E_m等于

因此互相关相当于将待测信号与参考信号进行互相关匹配滤波。

步骤203、确定待测信号的自相关能量。

本实施例提供一种确定自相关能量的具体实现方式：

首先，确定待测信号的初始自相关能量，然后对初始自相关能量进行幅度补偿，补偿后的值就作为待测信号的自相关能量。

确定待测信号的初始自相关能量，具体可通过如下公式来确定：

其中，E_s为待测信号的初始自相关能量，

为参考信号，

为待测信号。自相关能量的计算过程通过两路缓存接收，缓存的长度为参考信号的长度，其中一路信号为

其中另一路信号延时一个样点，为

计算初始自相关能量就是计算两路信号中各样点值的乘积之和。考虑信号与噪声以及噪声和噪声之间相互独立，其自相关近似为0，可以认为E_s等于

即：

采用自相关和互相关的检测算法对白噪声都有很强的抑制作用，能够削弱白噪声对待测信号的干扰，以提高对待测信号进行检测的准确度。

由于参考信号

是已知的，将E_s开根号然后进行幅度补偿

然后取比值，可以得到门限值：

因此，通过自相关的噪声抑制效果和幅度补偿，然后调整E_s ^′的幅度减小一半，可以控制自相关的能量接近为互相关能量的一半，从而实现半幅度脉冲宽度自动标定。则对初始自相关能量进行幅度补偿，是取初始自相关能量的一半作为待测信号的自相关能量。

下面对噪声的处理进行举例说明：

若待测信号为噪声，则待测信号

可以得到门限值：

由公式可知，自相关噪声相当于将噪声取绝对值再求和，互相关相当于将序列直接求和，因此噪声自相关肯定大于互相关值，Threshold＜1，自相关可以作为噪声抑制的门限。

步骤202和步骤203之间没有先后顺序，即：可以先执行步骤202，也可以先执行步骤203。

确定互相关能量和自相关能量的信号波形图可参照图4。在确定出互相关能量和自相关能量之后，执行步骤204：

步骤204、判断互相关能量是否大于自相关能量。

若判断结果为是，则视为待测信号有可能是塔康信号，继续执行步骤205。

若判断结果为否，则视为待测信号不可能为塔康信号，停止继续对该信号进行处理和计算，清空缓存。准备对下一次获取到的待测信号进行检测。

步骤205、确定待测信号的脉冲特征参数。

将脉冲宽度和/或脉冲间隔作为脉冲特征参数。即：在该步骤中，确定待测信号的脉冲宽度和/或脉冲间隔。

首先，对于确定待测信号的脉冲宽度，可以采用如下方式：

在获取到待测信号之后，对待测信号进行互相关匹配滤波处理，以滤除一些随机噪声。在步骤205的过程中，确定滤波处理后的待测信号的脉冲宽度，然后根据滤波处理后的待测信号的脉冲宽度确定滤波处理之前的待测信号的脉冲宽度，具体可通过如下公式进行确定：

PW＝(PW′-k1)/k2，

其中，PW为互相关匹配滤波处理前的待测信号的脉冲宽度，PW′为互相关匹配滤波处理后的待测信号的脉冲宽度，k1为第一常数，k2为第二常数。k1和k2可根据对待测信号进行滤波处理的具体方式进行确定。本实施例中，k1为2.4210，k2为0.7381。

采用上述方式对待测信号进行互相关匹配滤波，然后根据滤波后的待测信号的脉冲宽度确定滤波前的待测信号的脉冲宽度，既可以得到待测信号的脉冲宽度，又能够去除噪声，达到提高检测准确度的效果。

其次，对于确定待测信号的脉冲间隔，可以采用如下方式：

确定获取到的待测信号中相邻两个波峰之间的时间差，作为待测信号的脉冲间隔。可以理解的是，由于互相关匹配滤波处理并不会改变待测信号的脉冲间隔，所以也可以根据滤波处理后的待测信号来获取脉冲间隔。

以上获取脉冲宽度和脉冲间隔的步骤之间没有先后顺序，即：可以先获取脉冲宽度，也可以先获取脉冲间隔。

步骤206、判断待测信号的脉冲宽度是否满足塔康信号的特征要求。

塔康信号的脉冲宽度为3μs-4μs。则步骤206具体为判断待测信号的脉冲宽度是否为3μs-4μs。若是，则满足塔康信号的特征要求，即待测信号是塔康信号。若否，则不满足塔康信号的特征要求，即：待测信号不是塔康信号。

或者，为了进一步提高对待测信号进行检测的准确度，还可以在判断出待测信号的脉冲宽度为3μs-4μs之后，执行步骤207。

步骤207、判断待测信号的脉冲间隔是否满足塔康信号的特征要求。

塔康信号的脉冲间隔为12μs、15μs、24μs、30μs、36μs等中的一种。则步骤207具体为判断待测信号的脉冲间隔是否为12μs、15μs、24μs、30μs、36μs等中的一种。若是，则满足塔康信号的特征要求，即待测信号是塔康信号，执行步骤208。若否，则不满足塔康信号的特征要求，即：待测信号不是塔康信号。实际上，塔康信号的脉冲间隔并不局限于上述几种，还可以为其他间隔。

步骤208、产生待测信号为塔康信号的结果。

本实施例所提供的技术方案，通过获取待测信号，确定待测信号的自相关能量以及待测信号与参考信号之间的互相关能量，当互相关能量大于自相关能量时，确定待测信号有可能是塔康信号，由于自相关、互相关的算法对噪声有很强的抑制作用，因此，通过确定待测信号的自相关能量和互相关能量并对其进行判断，可以实现塔康信号的自适应检测，而且还可以实现自动标定半幅度脉冲宽度，还能够达到较好的降噪效果，削弱噪声对待测信号的干扰，有利于提高塔康信号检测的准确度。另外，在判断出待测信号有可能是塔康信号的基础上，才进一步获取待测信号的脉冲特征参数并判断脉冲特征参数是否满足塔康信号的特征要求，若满足则确定待测信号即为塔康信号，能够减少很多不必要的信号处理和比较判断过程，节省处理器的资源，提高信号检测和处理的效率。

另外，本实施例的技术方案将脉冲间隔由传统的上升沿检测转化为峰值间隔检测，相比于上升沿检测具有更方便的检测过程，能够解决传统的判断上升沿的过程较为复杂的问题。本实施例的方案丰富了塔康信号的检测方式，对提高检测性能具有重要的意义。

实施例三

图5为本申请实施例三提供的塔康信号检测设备的结构示意图。如图5所示，本实施例提供一种塔康信号检测设备，包括：存储器301、处理器302、以及计算机程序。其中，该计算机程序存储在存储器301中，并被配置为由处理器302执行以实现如上任一内容所提供的方法。

本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行以实现如上任一内容所提供的方法。

本实施例提供的塔康信号检测设备和计算机可读存储介质具备与上述方法相同的技术效果。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种塔康信号检测方法，其特征在于，包括：

获取待测信号；

确定所述待测信号的自相关能量以及所述待测信号与参考信号之间的互相关能量；所述参考信号为与塔康信号包络相同或相近的信号；

当所述互相关能量大于自相关能量时，确定所述待测信号的脉冲特征参数；

判断所述脉冲特征参数是否满足塔康信号的特征要求；若是，则确定所述待测信号为塔康信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述待测信号的自相关能量，包括：

确定所述待测信号的初始自相关能量；

对所述初始自相关能量进行幅度补偿，以得到待测信号的自相关能量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述待测信号的初始自相关能量，具体可通过如下公式来确定：

其中，E_s为待测信号的初始自相关能量，

为参考信号，

为待测信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述待测信号与参考信号之间的互相关能量，具体可通过如下公式来确定：

其中，E_m为待测信号的互相关能量，

为参考信号，

为待测信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取到待测信号之后，还包括：对所述待测信号进行互相关匹配滤波处理；

确定所述待测信号的脉冲特征参数，包括：

确定互相关匹配滤波处理后的待测信号的脉冲特征参数；

根据互相关匹配滤波处理后的待测信号的脉冲特征参数确定获取到的待测信号的脉冲特征参数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述脉冲特征参数包括：脉冲宽度；

根据互相关匹配滤波处理后的待测信号的脉冲宽度确定获取到的待测信号的脉冲宽度，具体可通过如下公式进行确定：

PW＝(PW′-k1)/k2，

其中，PW为互相关匹配滤波处理前的待测信号的脉冲宽度，PW′为互相关匹配滤波处理后的待测信号的脉冲宽度，k1为第一常数，k2为第二常数。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述脉冲特征参数包括：脉冲间隔；

确定获取到的待测信号的脉冲间隔，包括：

确定获取到的待测信号中相邻两个波峰之间的时间差，作为所述待测信号的脉冲间隔。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述参考信号为塔康高斯脉冲信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述塔康信号的脉冲宽度为3μs-4μs；

当所述脉冲特征参数包括脉冲宽度时，判断所述脉冲宽度是否满足塔康信号的特征要求，包括：判断所述脉冲宽度是否为3μs-4μs，若是，则满足塔康信号的特征要求。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述塔康信号的脉冲间隔为12μs、15μs、24μs、30μs、36μs中的一种；

当所述脉冲特征参数包括脉冲间隔时，判断所述脉冲间隔是否满足塔康信号的特征要求，包括：

判断所述脉冲间隔是否为12μs、15μs、24μs、30μs、36μs中的一种，若是，则满足塔康信号的特征要求。

11.一种塔康信号检测设备，其特征在于，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1-10任一项所述的方法。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1-10任一项所述的方法。

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