CN111600630B - 一种联合使用大小点数fft的跳频信号检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种联合使用大小点数FFT的跳频信号检测方法，属于通信对抗技术领域。该方法包括对宽带采样信号进行两路短时傅里叶变换；分别利用两路短时傅里叶变换进行跳频信号检测；融合两路跳频信号检测结果得到最终的跳频信号检测结果等步骤。本发明同时使用两路短时傅里叶变换进行跳频信号检测，一路使用大点数FFT保证频率分辨率，一路使用小点数FFT保证时间分辨率，最后将两路的跳频信号检测结果进行融合得到最终的跳频信号检测结果，从而兼顾了时间分辨率和频率分辨率，可以同时高精度地获得跳频信号的时间参数和频率参数。本发明方法简洁，大大提高了跳频信号参数的检测精度，是对现有技术的一种重要改进。

Description

一种联合使用大小点数FFT的跳频信号检测方法

技术领域

本发明属于通信对抗技术领域，特别是指一种联合使用大小点数FFT的跳频信号检测方法。

背景技术

跳频通信作为一种抗干扰通信手段已经在军事通信领域广泛应用。作为非合作通信的第三方，要想对跳频通信实施侦察和干扰，一个重要的前提是能够对跳频信号进行高精度的检测，获取跳频信号的频率、带宽、幅度、到达时间、持续时间等信号参数。目前，主要的跳频信号检测方法有自相关检测法、宽带和多通道能量测量仪方案、时频分析法等，这些方法主要集中在时频分析技术上。

现有技术中，时频分析算法包括短时傅里叶变换算法、平滑伪WVD分布算法等。平滑伪WVD算法同短时傅里叶变换算法相比，计算复杂，不易于工程实现。短时傅里叶变换算法可以将跳频信号在时频面上很直观地检测出来，原理简单，计算量小，易于工程实现。

但是，短时傅里叶变换算法的时间分辨率与频率分辨率存在倒数关系，FFT点数大会提高频率分辨率降低时间分辨率，FFT点数小会降低频率分辨率提高时间分辨率，二者无法同时兼顾，难以同时高精度地获得跳频信号的时间参数和频率参数。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中存在的缺陷，提出了一种联合使用大小点数FFT的跳频信号检测方法，该方法同时使用两路短时傅里叶变换进行跳频信号检测，一路使用大点数FFT保证频率分辨率，一路使用小点数FFT保证时间分辨率，最后将两路的跳频信号检测结果进行融合得到最终的跳频信号检测结果，从而兼顾了时间分辨率和频率分辨率，可以同时高精度地获得跳频信号的时间参数和频率参数。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种联合使用大小点数FFT的跳频信号检测方法，其包括以下步骤：

(1)通过第一路短时傅里叶变换对宽带采样信号进行跳频信号检测，得到所有跳频信号的第一路跳频信号参数，此外，通过第二路短时傅里叶变换独立地对同一宽带采样信号进行跳频信号检测，得到所有跳频信号的第二路跳频信号参数；其中，第二路短时傅里叶变换的FFT点数小于第一路短时傅里叶变换的FFT点数，所述跳频信号参数包括跳频信号的频率、带宽、幅度、到达时间、持续时间以及消失时间；

(2)对每个第二路跳频信号参数，在所有第一路跳频信号参数中搜索与该第二路跳频信号参数在时间域和频率域上都有重叠的第一路跳频信号参数；其中，跳频信号的时间域是指从其到达时间至其消失时间的区间，跳频信号的频率域是指以其频率为中心，以其二分之一带宽为半径的邻域；

若不存在这样的第一路跳频信号参数，则略过该第二路跳频信号参数；若搜索到的第一路跳频信号参数仅有一个，则以该第一路跳频信号参数的频率以及该第二路跳频信号参数的带宽、幅度、到达时间、持续时间和消失时间为参数，生成一个新的跳频信号参数；若搜索到的第一路跳频信号参数有多个，则计算这些第一路跳频信号参数与该第二路跳频信号参数的时频重叠面积，并以面积最大的那个第一路跳频信号参数的频率以及该第二路跳频信号参数的带宽、幅度、到达时间、持续时间和消失时间为参数，生成一个新的跳频信号参数；所述时频重叠面积为两个跳频信号参数的时间域重叠长度与频率域重叠长度的乘积；

(3)将所有新生成的跳频信号参数作为结果输出，完成跳频信号的检测。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明通过使用两路短时傅里叶变换进行跳频检测，一路使用大点数FFT保证频率精度，一路使用小点数FFT保证时间精度，解决了短时傅里叶变换难以兼顾时间分辨率和频率分辨率的问题，可以同时高精度地获得跳频信号的时间参数和频率参数。

2、本发明算法简洁，易于工程实现。

附图说明

图1是本发明实施例中检测方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步的详细描述。

一种联合使用大小点数FFT的跳频信号检测方法，其包括以下步骤：

(1)对宽带采样信号进行两路短时傅里叶变换：

两路短时傅里叶变换分别用两个流水FFT模块实现，第1路使用L1点FFT，第2路使用L2点FFT，L2<L1；

(2)分别利用两路短时傅里叶变换进行跳频信号检测：

利用第1路短时傅里叶变换检测到的第i个跳频信号的参数可以表示为s1_i＝{f1_i,BW1_i,A1_i,T1_i,h1_i,D1_i}，其中f1_i、BW1_i、A1_i、T1_i和h1_i分别表示跳频信号的频率、带宽、幅度、到达时间和持续时间，D1_i＝T1_i+h1_i表示跳频信号的消失时间；利用第2路短时傅里叶变换检测到的第j个跳频信号的参数可以表示为s2_j＝{f2_j,BW2_j,A2_j,T2_j,h2_j,D2_j}，其中f2_j、BW2_j、A2_j、T2_j和h2_j同样分别表示跳频信号的频率、带宽、幅度、到达时间和持续时间，D2_j＝T2_j+h2_j表示跳频信号的消失时间；两路跳频信号检测结果是按消失时间由小到大排好序的；

(3)融合两路跳频信号检测结果得到最终的跳频信号检测结果：

(3a)对于第2路的每个跳频信号检测结果s2_j，在第1路跳频信号检测结果中搜索与s2_j在时间域t＝[T2_j,D2_j]和频率域

上都有重叠的信号s1_k，k＝a,a+1,…,b，N＝b-a+1表示搜索到的信号个数；

(3b)如果搜索到的信号个数N等于0，继续处理第2路的下一个跳频信号检测结果；如果搜索到的信号个数N等于1，生成一个新的跳频信号检测结果s_m＝{f1_a,BW2_j,A2_j,T2_j,h2_j,D2_j}，继续处理第2路的下一个跳频信号检测结果；如果搜索到的信号个数N大于1，计算搜索到的每个信号s1_k与s2_j的时频重叠部分的面积S_k，k＝a,a+1,…,b，计算面积S_k取最大值的索引

生成一个新的跳频信号检测结果s_m＝{f1_kopt,BW2_j,A2_j,T2_j,h2_j,D2_j}，继续处理第2路的下一个跳频信号检测结果；

(3c)处理完第2路的所有跳频信号检测结果后得到的新的跳频信号检测结果s_m即为最终的跳频信号检测结果，m＝0,1,…,M-1，M是最终的跳频信号检测结果的个数。

以下为一个更具体的例子。

参照图1，一种联合使用大小点数FFT的跳频信号检测方法，包括以下步骤：

步骤1)对宽带采样信号进行两路短时傅里叶变换：

两路短时傅里叶变换分别用两个流水FFT模块实现，第1路使用L1点FFT，第2路使用L2点FFT，L2<L1；在本实施实例中，短时傅里叶变换在FPGA中实现，L1＝16384，L2＝4096；

步骤2)分别利用两路短时傅里叶变换进行跳频信号检测：

利用第1路短时傅里叶变换检测到的第i个跳频信号的参数可以表示为s1_i＝{f1_i,BW1_i,A1_i,T1_i,h1_i,D1_i}，其中f1_i、BW1_i、A1_i、T1_i和h1_i分别表示跳频信号的频率、带宽、幅度、到达时间和持续时间，D1_i＝T1_i+h1_i表示跳频信号的消失时间；利用第2路短时傅里叶变换检测到的第j个跳频信号的参数可以表示为s2_j＝{f2_j,BW2_j,A2_j,T2_j,h2_j,D2_j}，其中f2_j、BW2_j、A2_j、T2_j和h2_j同样分别表示跳频信号的频率、带宽、幅度、到达时间和持续时间，D2_j＝T2_j+h2_j表示跳频信号的消失时间；两路跳频信号检测结果是按消失时间由小到大排好序的；在本实施实例中跳频信号检测在DSP中实现，DSP型号为TMS320C6678，DSP的每一个核完成一路跳频信号检测；

步骤3)融合两路跳频信号检测结果得到最终的跳频信号检测结果：

步骤3a)对于第2路的每个跳频信号检测结果s2_j，在第1路跳频信号检测结果中搜索与s2_j在时间域t＝[T2_j,D2_j]和频率域

上都有重叠的信号s1_k，k＝a,a+1,…,b，N＝b-a+1表示搜索到的信号个数；

步骤3b)如果搜索到的信号个数N等于0，继续处理第2路的下一个跳频信号检测结果；如果搜索到的信号个数N等于1，生成一个新的跳频信号检测结果s_m＝{f1_a,BW2_j,A2_j,T2_j,h2_j,D2_j}，继续处理第2路的下一个跳频信号检测结果；如果搜索到的信号个数N大于1，计算搜索到的每个信号s1_k与s2_j的时频重叠部分的面积S_k，k＝a,a+1,…,b，计算面积S_k取最大值的索引

生成一个新的跳频信号检测结果

继续处理第2路的下一个跳频信号检测结果；时频重叠部分的面积的计算方式为S_k＝Of_k*Ot_k，其中

表示频域重叠的长度，Ot_k＝min(D2_j,D1_k)-max(T2_j,T1_k)表示时域重叠的长度，min表示取两个数的最小值，max表示取两个数的最大值；

步骤3c)处理完第2路的所有跳频信号检测结果后得到的新的跳频信号检测结果s_m即为最终的跳频信号检测结果，m＝0,1,…,M-1，M是最终的跳频信号检测结果的个数。

本发明同时使用两路短时傅里叶变换进行跳频信号检测，一路使用大点数FFT保证频率分辨率，一路使用小点数FFT保证时间分辨率，最后将两路的跳频信号检测结果进行融合得到最终的跳频信号检测结果，从而兼顾了时间分辨率和频率分辨率，可以同时高精度地获得跳频信号的时间参数和频率参数。

需要理解的是，上述对于本专利具体实施方式的叙述仅仅是为了便于本领域普通技术人员理解本专利方案而列举的示例性描述，并非暗示本专利的保护范围仅仅被限制在这些个例中，本领域普通技术人员完全可以在对本专利技术方案做出充分理解的前提下，以不付出任何创造性劳动的形式，通过对本专利所列举的各个例采取组合技术特征、替换部分技术特征、加入更多技术特征等等方式，得到更多的具体实施方式，所有这些具体实施方式均在本专利权利要求书的涵盖范围之内，因此，这些新的具体实施方式也应在本专利的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种联合使用大小点数FFT的跳频信号检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）通过第一路短时傅里叶变换对宽带采样信号进行跳频信号检测，得到所有跳频信号的第一路跳频信号参数，此外，通过第二路短时傅里叶变换独立地对同一宽带采样信号进行跳频信号检测，得到所有跳频信号的第二路跳频信号参数；其中，第二路短时傅里叶变换的FFT点数小于第一路短时傅里叶变换的FFT点数，所述跳频信号参数包括跳频信号的频率、带宽、幅度、到达时间、持续时间以及消失时间；

（2）对每个第二路跳频信号参数，在所有第一路跳频信号参数中搜索与该第二路跳频信号参数在时间域和频率域上都有重叠的第一路跳频信号参数；其中，跳频信号的时间域是指从其到达时间至其消失时间的区间，跳频信号的频率域是指以其频率为中心，以其二分之一带宽为半径的邻域；

若不存在这样的第一路跳频信号参数，则略过该第二路跳频信号参数；若搜索到的第一路跳频信号参数仅有一个，则以该第一路跳频信号参数的频率以及该第二路跳频信号参数的带宽、幅度、到达时间、持续时间和消失时间为参数，生成一个新的跳频信号参数；若搜索到的第一路跳频信号参数有多个，则计算这些第一路跳频信号参数与该第二路跳频信号参数的时频重叠面积，并以面积最大的那个第一路跳频信号参数的频率以及该第二路跳频信号参数的带宽、幅度、到达时间、持续时间和消失时间为参数，生成一个新的跳频信号参数；所述时频重叠面积为两个跳频信号参数的时间域重叠长度与频率域重叠长度的乘积；

（3）将所有新生成的跳频信号参数作为结果输出，完成跳频信号的检测。

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