CN111273216A - 宽带信号幅度比的估计方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本说明书提供一种宽带信号幅度比的估计方法，包括：估计所述宽带信号对应的谱线位置；针对两个采样通道接收的所述宽带信号，分别采用快速傅里叶变换，获得各个谱线位置处的幅度；根据两个所述采样通道在各个谱线位置处的幅度，计算两个所述采样通道的幅度比。采用前述方法，能够在较宽的带宽上一次性快速估计多个信号的幅度比，而且能够快速地提取宽带信号幅度比。前述方法不仅适用于单音信号，可以在幅度法比较测向中具有较好的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及比幅测向技术和信号参数估计技术领域，具体涉及一种宽带信号幅度比的估计方法和装置。
背景技术
在幅度比较法测向中，各个通道之间的幅度差异不大，采用示波器测量各个通道的信号幅度时存在较大的人为误差，因此可能造成测向错误的情况。
为解决前述问题，数字信号幅度测量技术得到发展和应用，数字信号幅度估计方法包括极大似然法、最小二乘法和正交相关法。其中，极大似然法和最小二乘法不仅计算量大，而且需要准确的估计信号的频率和初始相位等参数，在实际应用中的应用前景不大。时域正交相关法仅能用于单个宽带信号的幅度和幅度比估计。
发明内容
本说明书提供一种宽带信号幅度比的估计方法和估计装置，用于更好的实现不同通道的宽带信号幅度比的确定，继而为比幅测量技术提供参照。
一方面，本说明书提供一种宽带信号幅度比的估计方法，包括：
估计所述宽带信号对应的谱线位置；
针对两个采样通道接收的所述宽带信号，分别采用快速傅里叶变换，获得各个谱线位置处的幅度；
根据两个所述采样通道在各个谱线位置处的幅度，计算两个所述采样通道的幅度比。
可选的，根据两个所述采样通道在各个谱线位置处的幅度，计算两个所述采样通道的幅度比，包括：
将两个所述采样通道在各个谱线位置处的幅度分别相加，得到两个累加值；
根据两个所述累加值，计算两个所述采样通道的幅度比。
可选的，根据两个所述采样通道在各个谱线位置处的幅度，计算两个所述采样通道的幅度比，包括：
根据两个所述采样通道在各个谱线位置处的幅度，获得单点比较值；
根据所述单点比较值，计算两个所述采样通道的幅度比。
可选的，估算宽带信号对应的谱线位置；
采用快速傅里叶变换处理所述宽带信号，得到变换频谱；
采用所述变换频谱中幅度最大的谱线位置的幅度减去预设值，确定幅度选择门限，并根据所述幅度选择门限确定宽带信号对应的信号频段；
在所述信号频段内选择所述宽带信号对应的谱线位置。
可选的，采用快速傅里叶变换处理所述宽带信号，得到变换频谱，包括：
分别采用快速傅里叶变换处理各个采样通道采集的所述宽带信号，得到对应的子变换频谱；
对各个所述子变换频谱进行累计平均，得到所述变换频谱。
可选的，采用快速傅里叶变换处理所述宽带信号，得到变换频谱，包括：
对至少一个采样通道的宽带信号获得多个采样数据段；
对各个采样数据段分别进行快速傅里叶变换，得到对应的子变换频谱；
对各个所述子变换频谱进行累计平均，得到所述变换频谱。
另一方面，本说明书提供一种宽带信号幅度比的估计装置，包括：
谱线位置估计单元，用于估计宽带信号对应的谱线位置；
幅度获取单元，用于针对两个采样通道接收的所述宽带信号，分别采用快速傅里叶变换，获得各个谱线位置处的幅度；
比值确定单元，用于根据两个所述采样通道在各个谱线位置处的幅度，计算两个所述采样通道的幅度比。
可选的，所述比值确定单元计算所述幅度比的方法包括：
将两个所述采样通道在各个谱线位置处的幅度分别相加，得到两个累加值；根据两个所述累加值，计算两个所述采样通道的幅度比；或者，
根据两个所述采样通道在各个谱线位置处的幅度，获得单点比较值；根据所述单点比较值，计算两个所述采样通道的幅度比。
可选的，所述谱线位置估计单元包括：
傅里叶变换子单元，用于采用快速傅里叶变换处理计算所述宽带信号，得到变换频谱；
信号带宽确定子单元，用于采用所述变换频谱结果中所述信号频谱幅度最大的谱线位置减去预设值，确定幅度选择门限，并根据所述幅度选择门限确定信号频段；
谱线位置选择子单元，用于在所述信号频段内选择述宽带信号对应的谱线位置。
可选的，所述傅里叶变换子单元得到变换频谱的步骤包括：
分别采用快速傅里叶变换处理各个采样通道采集的所述宽带信号，得到对应的子变换频谱；对各个所述子变换频谱进行累计平均，得到所述变换频谱；或者，
对至少一个采样通道的宽带信号获得多个采样数据段；对各个采样数据段分别进行快速傅里叶变换，得到对应的子变换频谱；对各个所述子变换频谱进行累计平均，得到所述变换频谱。
本说明书提供的技术方案中，采用快速傅里叶变换估计宽带信号对应的谱线位置，利用不同通道接收到的宽带信号对应的谱线位置的幅度值求和得到的累加值，最后利用累加值比较得到两个通道之间宽带信号的幅度比。采用前述方法，能够在较宽的带宽上一次性快速估计多个信号的幅度比，而且能够快速地提取宽带信号幅度比。前述方法不仅适用于单音信号，可以在幅度法比较测向中具有较好的应用价值。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1是实施例提供的宽带信号幅度比的估计方法的流程图；
图2是实施例提供的宽带信号幅度比的估计装置的示意图；
其中：11-谱线位置估计单元，12-幅度获取单元，13-比值确定单元。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
本说明书实施例提供一种宽带信号幅度比的估计方法，用于实现诸如测向系统中多个天线接收宽带信号的幅度比比较，即用于对两个测向天线测量的宽带信号幅度比较。
应当注意，本实施例中提及的宽带信号可能是指在空间辐射的信号，也可能指的是由天线耦合响应后的信号，需要根据上下文内容分析。
图1是实施例提供的宽带信号幅度比的估计方法的流程图。如图1所示，本实施例提供的方法包括步骤S101-S103。
S101：估计宽带信号对应的谱线位置。
步骤S101中估计宽带信号对应的谱线位置采用k1,…,kl表示，需要首先确定宽带信号的信号频段，然后再在信号频段内筛选出对应的谱线位置。
应当注意的是，本发明实施例处理的宽带信号应当为时频并不重叠的单一信号，并且信号匹配带宽内的载噪比大于一定的分贝值(在一个具体应用中，分贝值为4dB)，以确保能够合理的估计宽带信号的信号带宽。
在一个具体应用中，估计宽带信号对应的谱线位置k1,…,kl的步骤如步骤S1011-S1014。
S1011：采用快速傅里叶变换处理宽带信号，得到变换频谱。
步骤S1011中，采用设定的采样频率f对天线接收到的宽带信号进行采样，获得M个连续采样点。随后，对M个连续采样点采用快速傅里叶变换，得到变换频谱。本实施例中，M设置为1024。
在一个应用中，为了尽可能得到表征接收的宽带信号的变换频谱，可以对一个通道接收到的多个采样数据段行快速傅里叶变换，得到对应的子变换频谱；随后，在将各个子变换频谱进行累计平均，得到前述的变换频谱。
在另外一个应用中，还可以对各个采样通道采集的宽带信号进行快速傅里叶变换，得到子变换频谱；在对各个子变换频谱进行累计平均，得到前述的变换频谱。
S1012：采用变换频谱中幅度最大的谱线位置的幅度减去预设值，确定幅度选择门限。
步骤S102中，首先选定经过快速傅里叶变换后的变换频谱中的幅度最大的谱线位置，确定幅度最大的谱线位置的幅度，并用幅度最大的谱线位置的幅度减去预设值，以得到一幅度选择门限。应当注意的是，前述的预设值需要根据宽带信号的载噪比等因素确定，在一个应用中，其被设置为3dB。
S1013：根据幅度选择门限确定宽带信号对应的信号频段。
在步骤S1013确定幅度选择门限后，即可以将幅度值大于幅度选择门限的信号频段作为宽带信号对应的信号频段。
S1014：在信号频段内选择所述宽带信号对应的谱线位置。
在经过前述步骤S1011-S1014处理后，即可以得到宽带信号对应的谱线位置k1,…,kl，即可以执行步骤S102。
S102：针对两个采样通道接收的宽带信号，分别采用快速傅里叶变换，获得各个谱线位置处的幅度。
S103：根据两个采样通道在各个谱线位置处的幅度，计算两个采样通道的幅度比。
以下，就步骤S102和S103做说明。
假设有两个采样通道分别为n1＝1、n2＝2，接收到的宽带信号分别为x1(m)和x2(m)，x1(m)和x2(m)的计算公式如公式一和公式二
x1(m)＝V1g1(m)+w1(m),m＝0,1,…,M-1 公式一
x2(m)＝V2g2(m)+w2(m),m＝0,1,…,M-1 公式二
在公式一和公式二中，g1(m)、g2(m)为归一化信号，w1(m)、w2(m)为噪声信号。
因为不同通道间信号的检测时差远小于一个码元时长，因此归一化信号近似相等，
但是因为不同方向的天线/信号波束的增益不同，所以V1≠V2。幅度比较法测向正是利用V1、V2不同进行测向，即需要得到V1、V2的比值
离散信号xn(m)进行FFT变换后的表达式如公式三。在公式三中，因为载噪比大于一定分贝值，所以|Vngn(m)|远大于|wn(m)|，所以可以对公式三进行简化，得到公式四。
步骤S102和S103即以公式四为基本的原理，实现不同通道Vn的比较，确定两个通道之间的幅度比。
在一个应用中，步骤S103可以采用如下步骤实S1031-S1032实现。
S1031：将两个采样通道在各个谱线位置处的幅度分别相加，得到两个累加值。
步骤S1031中即将两个通道的谱线位置k1,…,kl的幅度值相加，分别得到累加值A1和A2。A1和A2的计算均可以采用公式五表示。
S1032:根据两个累加值，计算两个采样通道的幅度比。
步骤S1032可以采用公式六表示。
如公式六所示，因为A1和A2中的
相同，所以幅度比值实际上就是天线增益V1和V2的比值。
在另外一个实施例中，S103可以采用步骤S1033-S1034实现。
S1033：根据两个采样通道在各个谱线位置处的幅度值，获得单点比较值。
S1034：根据单点比较值，计算两个采样通道的幅度比。
实际应用中，虽然步骤S1033和S1034在理论上的计算结果与步骤S1031和S10323相同，但是经过仿真测试确定，由于噪声的影响，实际步骤S1031和S1032的结果较好。
采用前述的步骤S101-S103，本说明书实施例采用快速傅里叶变换估计宽带信号对应的谱线位置k1,…,kl，利用不同通道接收到的宽带信号对应的谱线位置的幅度值求和得到
最后利用
快的得到两个通道之间宽带信号的幅度值。采用本实施例提供的方法，能够在较宽的带宽上一次性快速估计多个信号的幅度比，而且能够快速地提取宽带信号幅度比。前述方法不仅适用于单音信号，可以在幅度法比较测向中具有较好的应用价值。
除了提供前述的宽带信号幅度比的估计方法外，本说明书还提供一种宽带信号幅度比的估计装置。因为宽带信号幅度比的估计装置和前述的估计方法采用相同的发明构思，所以下文仅就估计装置的组成结构做介绍，相关的具体实现过程和有益效果可以参见前文表示。
图2是实施例提供的宽带信号幅度比的估计装置的示意图。如图2所示，估计装置包括谱线位置估计单元11、幅度获取单元12和比值确定单元13。
其中，谱线位置估计单元11用于估计宽带信号对应的谱线位置；幅度获取单元12用于针对两个采样通道接收的宽带信号，分别采用快速傅里叶变换，获得各个谱线位置处的幅度；比值确定单元13用于根据两个采样通道在各个谱线位置处的幅度，计算两个采样通道的幅度比。
在一个具体应用中，比值确定单元13计算幅度比的方法可以有如下两种。
第一种：将两个采样通道在各个谱线位置处的幅度分别相加，得到两个累加值；根据两个累加值，计算两个采样通道的幅度比。
第二种：根据两个采样通道在各个谱线位置处的幅度，获得单点比较值；根据单点比较值，计算两个采样通道的幅度比。
在一个应用中，谱线位置估算单元包括傅里叶变换子单元、信号带宽确定子单元和谱线位置选择子单元。傅里叶变换子单元用于采用快速傅里叶变换处理计算宽带信号，得到变换频谱；信号带宽确定子单元用于采用变换频谱结果中信号频谱幅度最大的谱线位置减去预设值，确定幅度选择门限，并根据幅度选择门限确定信号频段；谱线位置选择子单元，用于在信号频段内选择述宽带信号对应的谱线位置。
前述的傅里叶变换子单元得到变换频谱的步骤可以有两种：(1)分别采用快速傅里叶变换处理各个采样通道采集的宽带信号，得到对应的子变换频谱；对各个子变换频谱进行累计平均，得到变换频谱；(2)对至少一个采样通道的宽带信号获得多个采样数据段；对各个采样数据段分别进行快速傅里叶变换，得到对应的子变换频谱；对各个子变换频谱进行累计平均，得到变换频谱。
除了提供前述的宽带信号幅度比估计方法和估计装置外，本说明书实施例还提供一种存储介质和一种电子设备。
本说明书实施例还提供一种存储介质，存储介质中存储有实现宽带信号幅度比估计方法的程序代码，前述程序代码在被电子设备加载时，执行前述宽带信号幅度比的估计方法。
本说明书实施例还提供一种电子设备。电子设备包括存储器和处理器，存储器存储有宽带信号幅度比的估计方法程序的代码，处理器在加载存储器中的代码后，执行前述宽带信号幅度比的估计方法。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种宽带信号幅度比的估计方法，其特征在于，包括：
估计所述宽带信号对应的谱线位置；
针对两个采样通道接收的所述宽带信号，分别采用快速傅里叶变换，获得各个谱线位置处的幅度；
根据两个所述采样通道在各个谱线位置处的幅度，计算两个所述采样通道的幅度比。
2.根据权利要求1所述的估计方法，其特征在于，根据两个所述采样通道在各个谱线位置处的幅度，计算两个所述采样通道的幅度比，包括：
将两个所述采样通道在各个谱线位置处的幅度分别相加，得到两个累加值；
根据两个所述累加值，计算两个所述采样通道的幅度比。
3.根据权利要求1所述的估计方法，其特征在于，根据两个所述采样通道在各个谱线位置处的幅度，计算两个所述采样通道的幅度比，包括：
根据两个所述采样通道在各个谱线位置处的幅度，获得单点比较值；
根据所述单点比较值，计算两个所述采样通道的幅度比。
4.根据权利要求1-3任一项所述的估计方法，其特征在于，估算宽带信号对应的谱线位置；
采用快速傅里叶变换处理所述宽带信号，得到变换频谱；
采用所述变换频谱中幅度最大的谱线位置的幅度减去预设值，确定幅度选择门限，并根据所述幅度选择门限确定宽带信号对应的信号频段；
在所述信号频段内选择所述宽带信号对应的谱线位置。
5.根据权利要求4所述的估计方法，其特征在于，采用快速傅里叶变换处理所述宽带信号，得到变换频谱，包括：
分别采用快速傅里叶变换处理各个采样通道采集的所述宽带信号，得到对应的子变换频谱；
对各个所述子变换频谱进行累计平均，得到所述变换频谱。
6.根据权利要求4所述的估计方法，其特征在于，采用快速傅里叶变换处理所述宽带信号，得到变换频谱，包括：
对至少一个采样通道的宽带信号获得多个采样数据段；
对各个采样数据段分别进行快速傅里叶变换，得到对应的子变换频谱；
对各个所述子变换频谱进行累计平均，得到所述变换频谱。
7.一种宽带信号幅度比的估计装置，其特征在于，包括：
谱线位置估计单元，用于估计宽带信号对应的谱线位置；
幅度获取单元，用于针对两个采样通道接收的所述宽带信号，分别采用快速傅里叶变换，获得各个谱线位置处的幅度；
比值确定单元，用于根据两个所述采样通道在各个谱线位置处的幅度，计算两个所述采样通道的幅度比。
8.根据权利要求7所述的估计装置，其特征在于，所述比值确定单元计算所述幅度比的方法包括：
将两个所述采样通道在各个谱线位置处的幅度分别相加，得到两个累加值；根据两个所述累加值，计算两个所述采样通道的幅度比；或者，
根据两个所述采样通道在各个谱线位置处的幅度，获得单点比较值；根据所述单点比较值，计算两个所述采样通道的幅度比。
9.根据权利要求7所述的估计装置，其特征在于，所述谱线位置估计单元包括：
傅里叶变换子单元，用于采用快速傅里叶变换处理计算所述宽带信号，得到变换频谱；
信号带宽确定子单元，用于采用所述变换频谱结果中所述信号频谱幅度最大的谱线位置减去预设值，确定幅度选择门限，并根据所述幅度选择门限确定信号频段；
谱线位置选择子单元，用于在所述信号频段内选择述宽带信号对应的谱线位置。
10.根据权利要求9所述的估计装置，其特征在于，所述傅里叶变换子单元得到变换频谱的步骤包括：
分别采用快速傅里叶变换处理各个采样通道采集的所述宽带信号，得到对应的子变换频谱；对各个所述子变换频谱进行累计平均，得到所述变换频谱；或者，
对至少一个采样通道的宽带信号获得多个采样数据段；对各个采样数据段分别进行快速傅里叶变换，得到对应的子变换频谱；对各个所述子变换频谱进行累计平均，得到所述变换频谱。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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