CN113469149B - 一种多音信号与非连续调相信号的识别方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多音信号与非连续调相信号的识别方法及装置，所述方法包括：采集数据，从中提取接收信号s(t)；对所述接收信号分别进行FFT及STFT变换；对FFT变换后的接收信号，确定其谱线状态，根据所述谱线状态确定多音信号及潜在非连续调相信号；对STFT变换后的接收信号，确定其时频域谱图，对所述潜在非连续调相信号进行识别，确定所述潜在非连续调相信号为非连续调相信号或多音信号。根据本发明的方法，进行两种信号的分类识别，避免了接收设备将用于多音干扰信号的频域零陷抗干扰方法错误地用于非连续调相干扰信号干扰抑制。

Description

一种多音信号与非连续调相信号的识别方法及装置
技术领域
本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及调频信号数字信号处理技术领域的一种多音信号与非连续调相信号的识别方法及装置。
背景技术
非连续调相信号和多音信号均常被用于产生干扰信号，应用于各类干扰机中。非连续调相信号通常是由正弦波调频信号进行相位截断而产生的，由于相位上的不连续，其频谱被展宽，因此能够产生干扰作用。多音信号是若干正弦信号叠加生成的，也常被用于产生多音干扰信号。非连续调相信号和多音信号在时域、频域上的性质存在一定相似性，但是作为干扰信号时，为了抗干扰，所需要的干扰抑制方法却很不相同。因此，需要有效地识别多音信号和非连续调相信号，才能为后端的信号处理抗干扰提供前提条件。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种多音信号与非连续调相信号的识别方法及装置，用以解决现有技术中因将非连续调相信号识别为多音信号而采用错误的窄带抗干扰方法的问题。
根据本发明的第一方面，提供一种多音信号与非连续调相信号的识别方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S101：采集数据，从中提取接收信号s(t)；
步骤S102：对所述接收信号分别进行FFT及STFT变换；
步骤S103：对FFT变换后的接收信号，确定其谱线状态，若谱线等间距、以及中间的谱线幅度最高且向两侧非对称递减，则该接收信号s(t)为潜在非连续调相信号，否则，该接收信号s(t)为多音信号；
步骤S104：对STFT变换后的接收信号，确定其时频域谱图，若所述潜在非连续调相信号对应的所述时频域谱图具有频谱泄露在频域轴扩散、以及中心频率处呈正弦信号的样式，则该潜在非连续调相信号对应的接收信号s(t)为非连续调相信号，否则，该潜在非连续调相信号对应的接收信号s(t)为多音信号。
根据本发明第二方面，提供一种多音信号与非连续调相信号的识别装置，所述装置包括：
采集模块：配置为采集数据，从中提取接收信号s(t)；
变换模块：配置为对所述接收信号分别进行FFT及STFT变换；
第一判断模块：配置为对FFT变换后的接收信号，确定其谱线状态，若谱线等间距、以及中间的谱线幅度最高且向两侧非对称递减，则该接收信号s(t)为潜在非连续调相信号，否则，该接收信号s(t)为多音信号；
第二判断模块：配置为对STFT变换后的接收信号，确定其时频域谱图，若所述潜在非连续调相信号对应的所述时频域谱图具有频谱泄露在频域轴扩散、以及中心频率处呈正弦信号的样式，则该潜在非连续调相信号对应的接收信号s(t)为非连续调相信号，否则，该潜在非连续调相信号对应的接收信号s(t)为多音信号。
根据本发明第三方面，提供一种基于多音信号与非连续调相信号的识别系统，包括：
处理器，用于执行多条指令；
存储器，用于存储多条指令；
其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如前所述的基于多音信号与非连续调相信号的识别方法。
根据本发明第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如前所述的基于多音信号与非连续调相信号的识别方法。
根据本发明的上述方案，通过在傅里叶变换的频域和短时傅里叶变换的时频域之中，提取多音信号和非连续调相信号的特征，进行两种信号的分类识别，避免了接收设备将用于多音干扰信号的频域零陷抗干扰方法错误地用于非连续调相干扰信号干扰抑制，辅助接收设备正确识别非连续调相信号而采用相对应的抗干扰算法。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明提供如下附图进行说明。在附图中：
图1为本发明一个实施方式的基于多音信号与非连续调相信号的识别方法流程示意图；
图2为本发明一个实施方式的基于多音信号与非连续调相信号的识别方法整体示意图；
图3为多音信号的频谱图；
图4是非连续调相信号的频谱图；
图5是多音信号的时频域谱图；
图6是非连续调相信号的时频域谱图；
图7为本发明一个实施方式的基于多音信号与非连续调相信号的识别装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
首先结合图1说明为本发明一个实施方式的多音信号与非连续调相信号的识别方法。如图1-2所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S101：采集数据，从中提取接收信号s(t)；
步骤S102：对所述接收信号分别进行FFT及STFT变换；
步骤S103：对FFT变换后的接收信号，确定其谱线状态，若谱线等间距、以及中间的谱线幅度最高且向两侧非对称递减，则该接收信号s(t)为潜在非连续调相信号，否则，该接收信号s(t)为多音信号；
步骤S104：对STFT变换后的接收信号，确定其时频域谱图，若所述潜在非连续调相信号对应的所述时频域谱图具有频谱泄露在频域轴扩散、以及中心频率处呈正弦信号的样式，则该潜在非连续调相信号对应的接收信号s(t)为非连续调相信号，否则，该潜在非连续调相信号对应的接收信号s(t)为多音信号。
步骤S102，对所述接收信号进行STFT变换，变换的方式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，t’为积分变量，s(t’)为该积分变量的信号， STFT(t,ω)为接收信号s(t)的短时傅里叶变换，t为时间，ω为频率，t’为中间变量，j为虚数单位，w(t)为选取的窗函数，w(t- t’)为窗函数平移，exp(*)为e的指数。
本实施例中，为兼顾时间和频率精度和计算效率，例如将数据长度选择为信号的8192个采样点，窗函数可以选择为高斯窗，窗宽可以选择为数据长度的1/16，即512点的高斯窗。
本发明能够对多音信号及非连续调相信号进行分类识别的原理为：
所述多音信号生成的信号表达式为
Figure DEST_PATH_IMAGE004
其中，N为多音信号个数，A i 为信号幅度，f i 为信号频率，ψ i 为信号初始相位。
所述非连续调相信号生成的信号表达式为
Figure DEST_PATH_IMAGE005
其中，A为信号幅度，f(t)为信号频率随时间变化的函数，t为时间，φ为初始相位。f(t)的具体形式又可以表示成
Figure DEST_PATH_IMAGE007
其中，A为信号幅度，f为载波频率，f m 为调制频率，m f 为调制指数，u(t)为阶跃函数，n为正整数，u(t-nT)-u(t-nT+T m )表示以T为周期、T m 为宽度的周期窗函数。
参见图3和图4，图3是本发明多音信号与非连续调相信号的识别方法中多音信号的频谱图，图4是非连续调相信号的频谱图。可以看出，多音信号和非连续调相信号在频域上的主要区别在于，在数据的FFT结果中，非连续调相信号的频谱离散，但是其谱线间隔固定，中间的谱线幅度最高而向两边非对称递减；多音信号的频谱则不具备上述两个特征。
请参加图5和图6，图5是本发明多音信号与非连续调相信号的识别方法中多音信号的时频域谱图，图6是非连续调相信号的时频域谱图。可以看出，非连续调相信号的时频域谱图由于频谱泄露而在频域轴扩散，且在中心频率处呈现正弦信号样式；多音信号的时频域谱图不具备上述特征。
如图7所示，本发明实施例进一步给出一种多音信号与非连续调相信号的识别装置，所述装置包括：
采集模块：配置为采集数据，从中提取接收信号s(t)；
变换模块：配置为对所述接收信号分别进行FFT及STFT变换；
第一判断模块：配置为对FFT变换后的接收信号，确定其谱线状态，若谱线等间距、以及中间的谱线幅度最高且向两侧非对称递减，则该接收信号s(t)为潜在非连续调相信号，否则，该接收信号s(t)为多音信号；
第二判断模块：配置为对STFT变换后的接收信号，确定其时频域谱图，若所述潜在非连续调相信号对应的所述时频域谱图具有频谱泄露在频域轴扩散、以及中心频率处呈正弦信号的样式，则该潜在非连续调相信号对应的接收信号s(t)为非连续调相信号，否则，该潜在非连续调相信号对应的接收信号s(t)为多音信号。
提供一种基于多音信号与非连续调相信号的识别系统，包括：
处理器，用于执行多条指令；
存储器，用于存储多条指令；
其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如前所述的基于多音信号与非连续调相信号的识别方法。
提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如前所述的基于多音信号与非连续调相信号的识别方法。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，实体机服务器，或者网络云服务器等，需安装Linux操作系统)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种多音信号与非连续调相信号的识别方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S101：采集数据，从中提取接收信号s(t)；
步骤S102：对所述接收信号分别进行FFT及STFT变换；
步骤S103：对FFT变换后的接收信号，确定其谱线状态，若谱线等间距、以及中间的谱线幅度最高且向两侧非对称递减，则该接收信号s(t)为潜在非连续调相信号，否则，该接收信号s(t)为多音信号；
步骤S104：对STFT变换后的接收信号，确定其时频域谱图，若所述潜在非连续调相信号对应的所述时频域谱图具有频谱泄露在频域轴扩散、以及中心频率处呈正弦信号的样式，则该潜在非连续调相信号对应的接收信号s(t)为非连续调相信号，否则，该潜在非连续调相信号对应的接收信号s(t)为多音信号。
2.如权利要求1所述的多音信号与非连续调相信号的识别方法，其特征在于，步骤S102，对所述接收信号进行STFT变换，变换的方式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，t’为积分变量，s(t’)为该积分变量的信号，STFT(t,ω)为接收信号s(t) 的短时傅里叶变换，t为时间，ω为频率，t’为中间变量，j为虚数单位，w(t)为选取的窗函数，w(t- t’)为窗函数平移，exp(*)为e的指数。
3.一种多音信号与非连续调相信号的识别装置，其特征在于，所述装置包括：
采集模块：配置为采集数据，从中提取接收信号s(t)；
变换模块：配置为对所述接收信号分别进行FFT及STFT变换；
第一判断模块：配置为对FFT变换后的接收信号，确定其谱线状态，若谱线等间距、以及中间的谱线幅度最高且向两侧非对称递减，则该接收信号s(t)为潜在非连续调相信号，否则，该接收信号s(t)为多音信号；
第二判断模块：配置为对STFT变换后的接收信号，确定其时频域谱图，若所述潜在非连续调相信号对应的所述时频域谱图具有频谱泄露在频域轴扩散、以及中心频率处呈正弦信号的样式，则该潜在非连续调相信号对应的接收信号s(t)为非连续调相信号，否则，该潜在非连续调相信号对应的接收信号s(t)为多音信号。
4.如权利要求3所述的多音信号与非连续调相信号的识别装置，其特征在于，对所述接收信号进行STFT变换，变换的方式为：
Figure 673824DEST_PATH_IMAGE002
其中，t’为积分变量，s(t’)为该积分变量的信号， STFT(t,ω)为接收信号s(t) 的短时傅里叶变换，t为时间，ω为频率，t’为中间变量，j为虚数单位，w(t)为选取的窗函数，w (t- t’)为窗函数平移，exp(*)为e的指数。
5.一种多音信号与非连续调相信号的识别系统，其特征在于，包括：
处理器，用于执行多条指令；
存储器，用于存储多条指令；
其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如权利要求1-2中任意一项所述的多音信号与非连续调相信号的识别方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如前如权利要求1-2中任意一项所述的多音信号与非连续调相信号的识别方法。
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