CN112367128B - 一种基于相隔窗的突发信号频谱检测仪及盲检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通讯领域，特别是一种基于相隔窗的突发信号频谱检测仪及盲检测方法。一种基于相隔窗的突发信号频谱检测仪及盲检测方法。本发明通过对采样得到的样本信号的功率谱进行隔帧比值，将突发信号从整个频带中筛选出来，从而可以根据该比值与预设的检测阈值进行比较，并通过将这些带宽进行合并，从而输出需要的整体信号带宽。本发明通过隔帧比值的方案，大幅降低传统双窗法带来的时间延迟，提高了检测精度，同时方法简单，具有计算量小，准确度高的特点。

Description

一种基于相隔窗的突发信号频谱检测仪及盲检测方法

技术领域

本发明涉及通讯领域，特别是一种基于相隔窗的突发信号频谱检测仪及盲检测方法。

背景技术

在通信方案的设计过程中，为了保证系统的抗干扰能力，多会采用突发通信。比如在TDMA系统中，用户和卫星都只会在自己的时隙中发送信息，而发送的TDMA消息帧则由一个基准突发和若干个消息突发组成，由于其信息的到达时间具有不确定性，接收方需要准确定位每一个突发出现的时间，才可以进行后续的符号同步以及解调译码等操作。所以准确的检测突发信号的出现和终止时刻以及信号带宽信息，是后续获取信号其他相关参数并维持正常通信的基本条件。在一般使用场景中，多使用合作通信，接收和发送方可以使用双方约定的一些独特码(uniqueword)标明各突发的开始位置以进行同步。但是在非合作通信场景中，由于没有足够的先验参数，不能获悉对方的独特码信息，所以只能通过其他盲检测的方法来检测突发信号。

以往的突发信号检测方法基本分为时域和频域两类，时域方法主要是基于信号能量的短时能量法，包括单窗检测法、双窗检测法；还有基于信号相关性的自相关、互相关检测法等。而频域方法主要是幅度谱检测法、循环谱相关法等等。这些方法实现起来各有优劣，计算复杂度高的方法一般较准确，而复杂度低的算法需要牺牲部分准确率。比如时域中的双窗检测法，可以很好的反映信号边缘的上升以及下降信息，但是如果要对一个点数较多的频谱进行逐点窗口滑动延迟较大，不利于系统整体的实现；短时能量法简单易于实现，但是涉及到阈值的设定，一旦信道不是高斯信道，存在非平噪底干扰，检测性能将大幅降低。

因此，由于传统的检测方法延迟高，检测精度和性能低，且在非平噪底环境中检测能力较差，所以现在需要一种新的宽带突发信号检测仪以及方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的延迟高，算法复杂，不能同时满足检测精度和性能的要求，且在非平噪底环境中检测能力较差，提供一种基于相隔窗的突发信号频谱检测仪及盲检测方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种突发信号频谱检测仪，包括采样及预处理单元，比值计算单元，双门限信号检测单元，频谱合并单元；

所述采样及预处理单元用于对接收到的宽带信号进行采样，并对采样信号进行预处理，得到所述采样信号的功率谱；

所述比值计算单元用于计算所述功率谱的隔帧比值；所述隔帧比值的间隔帧数为一帧；

所述双门限信号检测单元用于根据预设的检测阈值依次检测各个所述隔帧比值，获取符合条件的所述隔帧比值对应的信号带宽；

所述频谱合并单元用于将所述信号带宽合并为整体信号带宽。

本发明通过结合所述比值计算单元，所述双门限信号检测单元对采样得到的信号数据进行处理，并通过所述频谱合并单元将处理后的信号数据进行合并，输出合并后的整体信号带宽，从而增强了检测性能，也大大提升了检测精度，本来非平的噪底，两帧相除之后，都变成了1，进而变成了平的噪底，所以本发明消除了非平噪底环境的影响，能在非平噪底环境中仍有较好检测能力。

作为本发明的优选方案，所述采样及预处理单元采用模数转换器进行采样。

作为本发明的优选方案，还包括显示单元，所述显示单元用于显示获取的所述整体信号带宽。

一种突发信号盲检测方法，包括以下步骤：

S1：接收宽带信号，并对所述宽带信号进行采样，获取样本信号；

S2：对所述样本信号进行预处理，获取所述样本信号的功率谱；

S3：对所述功率谱进行隔帧比值，获取隔帧比值集；所述隔帧比值的间隔帧数为一帧；

S4：采用预设的检测阈值检测所述隔帧比值集的每一帧所述隔帧比值，判断所述隔帧比值是否存在信号能量(即幅度)超过所述检测阈值，并输出所述信号能量超过所述检测阈值时超出部分的带宽数据；

S5：将所述带宽数据合并为整体信号带宽，并输出所述整体信号带宽。

本发明通过对采样得到的样本信号的功率谱进行隔帧比值，将突发信号从整个频带中筛选出来，从而可以根据该比值与预设的检测阈值进行比较，并通过将这些带宽进行合并，从而输出需要的整体信号带宽。本发明通过隔帧比值的方案，大幅降低传统双窗法带来的时间延迟，提高了检测精度，同时方法简单，具有计算量小，准确度高的特点。

作为本发明的优选方案，所述步骤S2中所述功率谱为N帧信号的平滑功率谱，N为预设参数。

作为本发明的优选方案，所述步骤S2包括：

S21：根据公式p_k(f)＝|FFT(r(n))|²计算所述采样信号的每一帧的原始功率谱，其中，r(n)为所述采样信号，p_k(f)为所述采样信号第k帧时的原始功率谱；

S22：根据公式

计算所述采样信号的平滑功率谱。本发明通过对原始的功率谱进行平滑，从而大大降低了后续流程的计算量和复杂度，也使最终得到的信号更加精确。

作为本发明的优选方案，所述步骤S3包括：

根据公式

计算所述平滑功率谱的隔帧比值k_i(f)，并存入隔帧比值集K。

作为本发明的优选方案，所述步骤S4包括：

S41：自K中取出一帧隔帧比值k_i(f)，判断所述隔帧比值中是否存在信号能量超过所述检测阈值；若不存在，则令i＝i+1，重新执行步骤S41；若存在，则进入步骤S42；其中，i的初始值为0，且当全部所述隔帧比值计算完成后进入步骤S5；

S42：根据设置的所述检测阈值取出信号能量超出部分的第一段3dB带宽，分别将所述3dB带宽的起点和终点频率记为f_i_start0，f_i_end0，f_i_start1，f_i_end1……，按对存入带宽集F；

S43：令i＝i+1，从K中取出一帧隔帧比值k_i(f)，判断所述隔帧比值中是否存在信号能量超过所述检测阈值，若不存在，从所述带宽集F中取出f_(i-1)_start0，f_(i-1)_end0并作为当前单元输出，进入步骤S41；若存在，根据设置的所述检测阈值取出信号能量超出部分的第一段3dB带宽，分别将所述3dB带宽的起点和终点频率记为f_i_start0，f_i_end0，按对存入所述带宽集F；从所述带宽集F中取出f_i_start0，f_i_end0作为本单元的输出，进入步骤S41。

作为本发明的优选方案，所述步骤S5为：

S51：依次从所述带宽集F中取出两次的分段带宽数据f_(i+1)_start0，f_(i+1)_end0和f_i_start0，f_i_end0，其中i的初始值为0；

S52：取两次带宽的并集作为本单元的输出，判断所述带宽集F是否全部完成计算，若完成计算，输出合并后的整体信号带宽，进入步骤S1；若未完成计算，则令i＝i+1，进入步骤S51。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明通过结合所述比值计算单元，所述双门限信号检测单元对采样得到的信号数据进行处理，并通过所述频谱合并单元将处理后的信号数据进行合并，输出合并后的整体信号带宽，从而增强了检测性能，也大大提升了检测精度，本来非平的噪底，两帧相除之后，都变成了1，进而变成了平的噪底，所以本发明消除了非平噪底环境的影响，能在非平噪底环境中仍有较好检测能力。

2.本发明通过对采样得到的样本信号的功率谱进行隔帧比值，将突发信号从整个频带中筛选出来，从而可以根据该比值与预设的检测阈值进行比较，并通过将这些带宽进行合并，从而输出需要的整体信号带宽。本发明通过隔帧比值的方案，大幅降低传统双窗法带来的时间延迟，提高了检测精度，同时方法简单，具有计算量小，准确度高的特点。

3.本发明通过对原始的功率谱进行平滑，从而大大降低了后续流程的计算量，也使最终得到的信号更加精确。

附图说明

图1为本发明所述的一种突发信号盲检测方法中理想情况下信号第i+1帧功率谱示意图；

图2为本发明所述的一种突发信号盲检测方法中理想情况下信号第i帧功率谱示意图；

图3为本发明所述的一种突发信号盲检测方法中信号相邻两帧功率谱之间的比值示意图；

图4为本发明所述的一种突发信号盲检测方法中理想情况相邻窗滑动示意图；

图5为本发明所述的一种突发信号盲检测方法中理想情况相邻窗相除结果示意图；

图6为本发明所述的一种突发信号盲检测方法中非理想情况下相邻窗相除结果示意图；

图7为本发明所述的一种突发信号盲检测方法中相隔窗滑动方式示意图；

图8为本发明所述的一种突发信号盲检测方法中信号信号能量随时间变化示意图；

图9为本发明所述的一种突发信号盲检测方法中比值较高时双阈值信号检测示意图；

图10为本发明所述的一种突发信号盲检测方法中比值较低时双阈值信号检测示意图；

图11为本发明所述的一种突发信号盲检测方法中带宽合并示意图；

图12为本发明实施例1所述的一种突发信号频谱检测仪的结构示意图；

图13为本发明实施例3所述的一种突发信号盲检测方法的流程示意图；

图14为本发明实施例4所述的一种突发信号盲检测方法的流程示意图。

具体实施方式

以下是对本发明方法原理流程的详细阐释：

一、适用条件

首先对本文方法所适用的场景作以下限定，需要满足以下所有条件该方法才可以正常运作：

1.在感兴趣的频段中，当没有信号占用时，该频段只有稳定的信道噪声(噪声稳定是指前后两帧之间的噪声不会出现特别大的差异)，信道的相关参数不会随着时间发生剧烈变化，即该频段为非平噪底环境(在无任何干扰和一些影响因素时，信道为白噪声信道，此时由于受到器件、干扰等因素的影响后，会导致噪底发生一些波动，即非平坦噪底)。

2.突发信号出现时，其强度显著地高于附近噪底ΔA_dB，形成局部峰值。

3.该突发信号持续时间大于ΔT₁。

4.突发信号消失后该频段恢复为信号出现之前的状态。

5.当前信号消失至该频段下一次出现信号的时间间隔大于ΔT₂。

6.同一时间段在同一频段上只会出现一个突发信号，不会出现多个信号频谱混叠的情况。

其中，参数ΔA_dB，ΔT₁，ΔT₂为具体实现过程中设定的参数，会跟随实际应用的需求进行浮动。

二、信号定义

考虑接收端收到的信号为采样得到的离散信号：

式中r[n]是接收到的信号，m_p[n]是非突发的信号，s_q[n]为突发信号，w[n]为加性噪声。

由于我们考虑的是经过条件限定的突发信号，进而s_q[n]不会和其他的突发信号s_k[n]，以及所有非突发信号

的频段有任何的交叠，并且各自之间保持着足够的安全间距。

使用welch功率谱估计方法得到接收信号r[n]第k个原始帧的功率谱p_k(f)：

p_k(f)＝|FFT(r(n))|²，

由于噪声为加性随机信号，可以通过N帧平均的方式将噪声减小至原来的

进而显著降低信号带外频谱波动性：

计算结果即可视为接收信号在一段时间T内的频谱，其中T＝N*Δt_Frame，Δt_Frame是为获取一帧频谱所需持续观测的时间。最后就得到了平滑之后的功率谱，后面将用“帧”来代替“平滑帧”。

三、理想情况分析

首先考虑在理想情况下情形，信号无噪声且边缘陡峭，如图1所示，在第i+1帧的功率谱p_i+1(f)中出现了一个突发信号s_k[n]，并且其他非突发信号

没有发生突发变化，那么和第i帧的功率谱p_i(f)相比，如图2所示，将会增加一个信号峰。将二者功率谱对应相除可得：

得到图3所示的结果，可知在噪底和非突发信号的带宽范围内，由于未发生较大改变，所以比值k＝1；而在突发信号导致的信号峰附近，比值将大于1。反之，如果一个突发信号在此时消失，那么将会产生小于1的比值，即一个波谷。

在实际情况中，存在随机噪声的影响，相除的结果不会恒等于1，但随机噪声只是小尺度的波动，相除的结果k→1且在1的附近小范围波动。假设两帧之间的噪声不会发生大幅的改变，所以对于非平的噪底部分，相除之后的结果也趋近于1，进而通过相邻两帧相除的方法可以减弱非平噪底对信号检测的影响。

四、现有相邻窗相除法分析

假设接收机收到一个理想方波，如图4中的波形，其横坐标轴为时间轴，对其进行双窗无重叠滑动，其中窗长为L点，每次窗口移动距离也为窗长L点。

分别计算每个窗口中的能量：

A窗:

B窗:

如图5所示，相邻窗口能量相除结果为：

由于是无重叠滑动，所以得到的结果实际是图5上的离散点，虚线只是代表离散点分布的趋势。

理想情况下，信号边缘陡峭，相邻窗之间能量比值较大，将得到图5类似的结果，其峰值可以很好的和噪底区分开，进而可以很容易的确定信号的持续时间或者带宽；但是在真实条件下，信号的频谱边缘有上升速度，如图6所示，为非陡峭边缘，那么相邻窗的比值和理想情况相比将有一定程度的减小，并且可能会导致峰值被削顶，甚至造成和噪声之间混淆。

五、本发明相隔窗除法分析

为了解决上述问题，本发明创新地提出了一种相隔窗的实现方法：使用相隔一个窗长的两个窗口能量之间的比值(如图7中窗口C和窗口A的比值)。这种实现方法的好处是，如果窗长设置合理，即保证窗长大于上升沿宽度，且信号宽度大于三倍窗长，那么以下情况总会发生(如图7所示)：C窗中能量最大的时候，A窗还未触及至顶峰，所以C窗能量较大，且A窗能量较小，就可以保证比值

尽可能大，减弱噪声的干扰。

需要注意的是，窗口长度L≥1，即最短包含一帧，也可以是多帧功率谱的平均。

基于以上的分析，采用相同的思路，信号在上升过程中，可能相邻两帧的相除结果不显著(如图8中

结果较小)，故为使相除得到的比值最大，采用图8中相隔帧的两帧功率谱计算得到比值

需要注意的一点是，这里相隔窗和相邻窗的方法的横坐标轴都是时间轴，之所以做两个不同时刻的两帧功率谱之间的相除，根本目的都是将突发信号凸显出来。

得到了每个时刻的相隔窗相除结果k_i(f)，我们可以将其视为是一种新的信号波形，每一个时刻该信号的截面都是两帧功率谱相除的结果，但是其中只会显示突发信号的波形，其他的非突发信号和噪底都接近为1。

如果对图8中的信号波形采用相隔窗相除法，计算

即可得到比值随时间变化的波形k_i(f)。

六、双阈值法信号检测分析

设定双阈值T₁,T₂，其中T₁＞T₂，T₁用于判断信号存在性，如果k_i(f)中有大于T₁的频率点f，则认为该频率点f附近存在信号；其次设置T₂＝T₁-3dB，则信号与T₂的两个交点之间的带宽则可以视为突发信号的3dB带宽(如图9所示)，将两个交点序号命名为fi_start0，fi_end0。双阈值T₁,T₂的设置可以根据实际需要进行动态设置。

尽管采用了我们提出的相隔窗相除法使得比值更加的显著，但是仍有可能相除的比值幅度较小，当T₁检测到信号，然后使用T₂划线进行带宽估计时，由于信号随机性造成的带内波动会导致阈值T₂和突发信号产生多个交点(如图10所示)，从左到右依次记为fi_start0，fi_end0，fi_start1，fi_end1......所以还需要对这些交点带宽进行一定的处理合并才可以得到信号的真实带宽。

七、带宽合并方法分析

对于不同时刻的信号窗口能量是不同的，所以会导致和阈值T₁,T₂的交点位置出现变化，需要进行合并。

当图7中C窗口首先接触到信号边缘时，即信号开始上升时，如果超出边缘不多，即C窗口右边缘位于P_l和P_r点之间，那么C窗口和A窗口之间的能量比值较小，则可能会造成图10阈值T₂和突发信号之间产生多个交点的情况。当窗口右移一个窗长之后，C窗口和A窗口之间的比值增大，可能得到图9的结果，则得到和信号带宽相同的两个交点。窗口继续右移一格后，C窗口和A窗口之间的比值减小，可能又一次得到图9的结果。最后继续右移一格时，由于C和A窗都在信号的峰值处，那么比值接近于1。

进而在突发信号的上升阶段，阈值T₂和信号交点的连线在频率轴上的投影随着窗口移动而改变的趋势可以由图11中的带状分布图来反映。这几种情况中最大的带宽范围即为信号带宽(如图11的第2子图)，故对所有这些得到的带宽范围取并集即可得到突发信号的带宽。

而下降过程同理，只不过将原本比值反过来即可。当突发信号快结束时，会出现波谷，可以使用类似的方法对波谷和阈值之间的交点进行投影以得到信号的带宽。

但是需要注意排除非突发信号的情况。这种情况有可能是一个信号突然出现，但是比值为1的时间超过一定阈值，所以使用该方法进行突发信号检测时，就需要关注时间轴，对信号的持续时间进行记录，将那些持续时间超过阈值的信号舍弃。

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图12所示，一种突发信号频谱检测仪，包括采样及预处理单元，比值计算单元，双门限信号检测单元，频谱合并单元。

所述采样及预处理单元用于对接收到的宽带信号进行采样，并对采样信号进行预处理，得到所述采样信号的功率谱；所述采样及预处理单元采用模数转换器进行采样。

所述比值计算单元用于计算所述功率谱的隔帧比值。

所述双门限信号检测单元用于根据预设的检测阈值依次检测各个所述隔帧比值，获取符合条件的所述隔帧比值对应的信号带宽。

所述频谱合并单元用于将所述信号带宽合并为整体信号带宽。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，所述突发信号频谱检测仪还包括显示单元，所述显示单元用于显示获取的所述整体信号带宽。

实施例3

如图13所示，一种突发信号盲检测方法，包括以下步骤：

S1：接收宽带信号，并对所述宽带信号进行采样，获取样本信号。

S2：对所述样本信号进行预处理，获取所述样本信号的功率谱：

S21：根据公式p_k(f)＝|FFT(r(n))|²计算所述采样信号的每一帧的原始功率谱，其中，r(n)为所述采样信号，p_k(f)为所述采样信号第k帧时的原始功率谱。

S22：根据公式

计算所述采样信号的平滑功率谱，其中N为预设参数，为平滑功率谱N帧数。

S3：根据公式

计算所述平滑功率谱的隔帧比值k_i(f)，并存入隔帧比值集K。

S4：采用预设的检测阈值检测所述隔帧比值集中的每一帧所述隔帧比值，判断所述隔帧比值中是否存在信号能量超过所述检测阈值，并输出所述信号能量超过所述检测阈值时超出部分的带宽数据：

S41：自K中取出一帧隔帧比值k_i(f)，判断所述隔帧比值中是否存在信号能量超过所述检测阈值；若不存在，则令i＝i+1，重新执行步骤S41；若存在，则进入步骤S42；其中，i的初始值为0，且当全部所述隔帧比值计算完成后进入步骤S5；

S42：根据设置的所述检测阈值取出信号能量超出部分的第一段3dB带宽，分别将所述3dB带宽的起点和终点频率记为f_i_start0，f_i_end0，f_i_start1，f_i_end1……，按对存入带宽集F；

S43：令i＝i+1，从K中取出一帧隔帧比值k_i(f)，判断所述隔帧比值中是否存在信号能量超过所述检测阈值，若不存在，从所述带宽集F中取出f_(i-1)_start0，f_(i-1)_end0并作为当前单元输出，进入步骤S41；若存在，根据设置的所述检测阈值取出信号能量超出部分的第一段3dB带宽，分别将所述3dB带宽的起点和终点频率记为f_i_start0，f_i_end0，按对存入所述带宽集F；从所述带宽集F中取出f_i_start0，f_i_end0作为本单元的输出，进入步骤S41。

S5：将所述带宽数据合并为整体信号带宽，并输出所述整体信号带宽：

S51：依次从所述带宽集F中取出两次的分段带宽数据f_(i+1)_start0，f_(i+1)_end0和f_i_start0，f_i_end0，其中i的初始值为0；

S52：取两次带宽的并集作为本单元的输出，判断所述带宽集F是否全部完成计算，若完成计算，输出合并后的整体信号带宽，进入步骤S1；若未完成计算，则令i＝i+1，进入步骤S51。

实施例4

本实施例为本发明所述一种突发宽带信号的盲检测方法的另一种实施方式，如图14所示，一种突发宽带信号的盲检测方法流程：

S1.预处理采样信号，计算功率谱

首先将接收机接收到的信号通过AD进行模数转换处理，以Fs采样率进行采样，得到采样信号x(n),n＝1,2,3,…，计算W点FFT进而可以得到长度为W点的一帧频谱数据，对该原始帧频使用Welch方法或者其他的功率谱估计方法可以计算得到该帧功率谱p_k(f)。此处简单的使用频谱的平方来估计功率谱：

p_k(f)＝|FFT(r(n))|²，

对得到的功率谱数据采用无重叠N帧累积平均的方式平滑功率谱，记得到的第i个平滑帧的频谱为p_i(f)。

S2.计算相隔窗比值

得到信号每一帧的功率谱p_i(f)之后，采用上述相隔一帧的思路计算比值，得到功率谱的隔帧比值

S3.带宽检测

得到隔帧比值k_i(f)之后，需要通过阈值判断进行带宽的检测。

使用双阈值的方法，根据实际应用需求设置阈值T₁,T₂，其中T₁＞T₂，T₁用于判断信号是否存在，如果k_i(f)中有幅度大于T₁的频率点f，则认为该频率点f附近存在感兴趣的信号。其次设置T₂＝T₁-3dB，T₂用于获取信号带宽，如果k_i(f)与T₂在该感兴趣信号频段中只有两个交点，则这两个交点之间的长度可以视为突发信号的3dB带宽(如图9所示)，将它们依次命名为fi_start0，fi_end0；如果k_i(f)与T₂在该信号频段中有多于两个交点，则将它们依次命名为fi_start0，fi_end0，fi_start1，fi_end1……于是实际检测流程可以概括为以下两种情况：

情况1：计算相隔两帧的频谱比值之后，经比较，未检测到大于阈值T₁的信号，则认为该频段无信号出现，窗口向右滑动一个窗长，返回步骤S2。

情况2：计算相隔两帧的频谱比值之后，经比较，检测到大于阈值T₁的信号，并得到了该信号和阈值T₂的交点fi_start0，fi_end0，fi_start1，fi_end1…接着向右滑动一个窗长，同步骤S2一样计算相隔帧频谱比值，再和阈值T₁进行比较，如果检测到大于阈值T₁的信号，就可以得到信号和阈值T₂的交点f(i+1)_start0，f(i+1)_end0，f(i+1)_start1，f(i+1)_end1……在得到了第i次和第i+1次的交点结果后，取两次结果中各自的第一对交点，即取fi_start0，fi_end0和f(i+1)_start0，f(i+1)_end0，进入步骤S4。

S4.带宽合并

在得到了第i次和第i+1次的交点情况之后，可以通过二者之间的大小关系进行合并以获取信号的带宽。这又有如下多种情况：

情况1：如果fi_start0≈f(i+1)_start0且fi_end0≈f(i+1)_end0，说明信号强度足够高，边缘足够陡峭，使得信号第一次和T₂相交的交点就刚好在信号带宽处，故输出f(i+1)_start0，f(i+1)_end0即为信号的频率的边界。

情况2：如果fi_start0≈f(i+1)_start0且fi_end0>f(i+1)_end0，或者fi_start0<f(i+1)_start0并且fi_end0≈f(i+1)_end0，或者fi_start0<f(i+1)_start0并且fi_end0>f(i+1)_end0，说明信号第一次和T₂相交的范围小于第二次的，该情况说明信号的带宽过小，不适用于当前方法，则不输出当前带宽。

情况3：如果fi_start0≈f(i+1)_start0并且fi_end0<f(i+1)_end0，或者fi_start0<f(i+1)_start0并且fi_end0≈f(i+1)_end0，或者fi_start0>f(i+1)_start0并且fi_end0<f(i+1)_end0，说明信号第一次和T₂相交的范围大于第二次的，符和判断条件，视为感兴趣的信号，则输出f(i+1)_start0，f(i+1)_end0。

最后向右滑动一帧，回到步骤S2。说明一点，以上之所以三种情况的说明中之所以使用约等于符号≈是为了保证该方案存在一定的容差，不需要严格的相等，增强在实际问题中的泛用能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种突发信号频谱检测仪，其特征在于，包括采样及预处理单元，比值计算单元，双门限信号检测单元，频谱合并单元；

所述采样及预处理单元用于对接收到的宽带信号进行采样，并对采样信号进行预处理，得到所述采样信号的功率谱；所述功率谱为N帧信号的平滑功率谱，N为预设参数；

所述比值计算单元用于计算所述功率谱的隔帧比值；所述隔帧比值的间隔帧数为一帧；

所述双门限信号检测单元用于根据预设的检测阈值依次检测各个所述隔帧比值，获取符合条件的所述隔帧比值对应的信号带宽；

所述频谱合并单元用于将所述信号带宽合并为整体信号带宽；

所述采样及预处理单元包括以下步骤：

S21：根据公式p_k(f)＝|FFT(r(n))|²计算所述采样信号的每一帧的原始功率谱，其中，r(n)为所述采样信号，p_k(f)为所述采样信号第k帧时的原始功率谱；

S22：根据公式

计算所述采样信号的平滑功率谱；

所述比值计算单元包括以下步骤：

根据公式

计算所述平滑功率谱的隔帧比值k_i(f)，并存入隔帧比值集K；

所述双门限信号包括以下步骤：

S41：自K中取出一帧隔帧比值k_i(f)，判断所述隔帧比值中是否存在信号能量超过所述检测阈值；若不存在，则令i＝i+1，重新执行步骤S41；若存在，则进入步骤S42；其中，i的初始值为0，且当全部所述隔帧比值计算完成后输入到所述频谱合并单元；

S42：根据设置的所述检测阈值取出信号能量超出部分的第一段3dB带宽，分别将所述3dB带宽的起点和终点频率记为f_i_start0，f_i_end0，……，按对存入带宽集F；

S43：令i＝i+1，从K中取出一帧隔帧比值k_i(f)，判断所述隔帧比值中是否存在信号能量超过所述检测阈值，若不存在，从所述带宽集F中取出f_(i-1)_start0，f_(i-1)_end0并作为当前单元输出，进入步骤S41；若存在，根据设置的所述检测阈值取出信号能量超出部分的第一段3dB带宽，分别将所述3dB带宽的起点和终点频率记为f_i_start0，f_i_end0，按对存入所述带宽集F；从所述带宽集F中取出f_i_start0，f_i_end0作为本单元的输出，进入步骤S41。

2.根据权利要求1所述的一种突发信号频谱检测仪，其特征在于，所述采样及预处理单元采用模数转换器进行采样。

3.根据权利要求1所述的一种突发信号频谱检测仪，其特征在于，还包括显示单元，所述显示单元用于显示获取的所述整体信号带宽。

4.一种突发信号盲检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：接收宽带信号，并对所述宽带信号进行采样，获取样本信号；

S2：对所述样本信号进行预处理，获取所述样本信号的功率谱；所述功率谱为N帧信号的平滑功率谱，N为预设参数；

S3：对所述功率谱进行隔帧比值，获取隔帧比值集；所述隔帧比值的间隔帧数为一帧；

S4：采用预设的检测阈值检测所述隔帧比值集的每一帧所述隔帧比值，判断所述隔帧比值是否存在信号能量超过所述检测阈值，并输出所述信号能量超过所述检测阈值时超出部分的带宽数据；

S5：将所述带宽数据合并为整体信号带宽，并输出所述整体信号带宽；

其中，所述步骤S2包括：

S21：根据公式p_k(f)＝|FFT(r(n))|²计算所述采样信号的每一帧的原始功率谱，其中，r(n)为所述采样信号，p_k(f)为所述采样信号第k帧时的原始功率谱；

S22：根据公式

计算所述采样信号的平滑功率谱；

所述步骤S3包括：

根据公式

计算所述平滑功率谱的隔帧比值k_i(f)，并存入隔帧比值集K；

所述步骤S4包括：

S41：自K中取出一帧隔帧比值k_i(f)，判断所述隔帧比值中是否存在信号能量超过所述检测阈值；若不存在，则令i＝i+1，重新执行步骤S41；若存在，则进入步骤S42；其中，i的初始值为0，且当全部所述隔帧比值计算完成后进入步骤S5；

S42：根据设置的所述检测阈值取出信号能量超出部分的第一段3dB带宽，分别将所述3dB带宽的起点和终点频率记为f_i_start0，f_i_end0，……，按对存入带宽集F；

S43：令i＝i+1，从K中取出一帧隔帧比值k_i(f)，判断所述隔帧比值中是否存在信号能量超过所述检测阈值，若不存在，从所述带宽集F中取出f_(i-1)_start0，f_(i-1)_end0并作为当前单元输出，进入步骤S41；若存在，根据设置的所述检测阈值取出信号能量超出部分的第一段3dB带宽，分别将所述3dB带宽的起点和终点频率记为f_i_start0，f_i_end0，按对存入所述带宽集F；从所述带宽集F中取出f_i_start0，f_i_end0作为本单元的输出，进入步骤S41。

5.根据权利要求4所述的一种突发信号盲检测方法，其特征在于，所述步骤S5为：

S51：依次从所述带宽集F中取出两次的分段带宽数据f_(i+1)_start0，f_(i+1)_end0和f_i_start0，f_i_end0，其中i的初始值为0；

S52：取两次带宽的并集作为本单元的输出，判断所述带宽集F是否全部完成计算，若完成计算，输出合并后的整体信号带宽，进入步骤S1；若未完成计算，则令i＝i+1，进入步骤S51。

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