CN113949611A - 一种融合信号的生成方法、装置和电子设备 - Google Patents

一种融合信号的生成方法、装置和电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种融合信号的生成方法、装置和电子设备，属于电子对抗仿真训练，解决了现有技术中信号生成硬件资源占用多的问题。一种融合信号的生成方法，包括：对n个待生成的信号进行排序；对排序后的所述n个待生成的信号进行分集，得到m个频率分集，其中，n大于等于m；计算各个频率分集的中心频率和任一频率分集内的各个信号的频率偏移值；在任一频率分集内，根据所述中心频率和各个信号的频率偏移值生成融合信号。

Description

一种融合信号的生成方法、装置和电子设备
技术领域
本发明涉及电子对抗仿真训练技术领域，尤其涉及一种融合信号的生成方法、装置和电子设备。
背景技术
在电子对抗仿真训练领域，随着多军种、多装备联合训练的开展，需要仿真训练装备能同时生成信号种类和数量越来越大，比如一次营级电子对抗仿真训练所需要的信号种类超过20种、信号数量超过300路。
现有的技术，一般会因为硬件资源(例如FPGA)要求，而限制信号生成通道数，使得仿真训练装备只能堆积硬件资源或者增加使用限制条件，硬件资源使用量较高，增加了训练成本和难度。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种融合信号的生成方法、装置和电子设备，用以解决现有信号生成硬件资源占用多的问题。
一方面，本发明实施例提供了一种融合信号的生成方法，包括以下步骤：
对n个待生成的信号进行排序；
对排序后的所述n个待生成的信号进行分集，得到m个频率分集，其中，n大于等于m；
计算各个频率分集的中心频率和任一频率分集内的各个信号的频率偏移值；
在任一频率分集内，根据所述中心频率和各个信号的频率偏移值生成融合信号。
基于上述方法的进一步改进，所述对n个待生成的信号进行排序，包括：
根据载频由大到小的顺序对n个待生成的信号进行排序，形成信号序列；或
根据载频由小到大的顺序对n个待生成的信号进行排序，形成信号序列。
进一步地，所述对排序后的所述n个待生成的信号进行分集，得到m个频率分集，其中，n大于等于m，包括：
S21：根据预设的采样率，计算出频率分集的最大带宽；
S22：计算排序后的前x个待生成的信号的总带宽值，直至所述总带宽值大于所述最大带宽，将排序后的前x-1个待生成的信号集合到一个频率分集内；x＝1,2...n；
S23：对剩余的n-x+1个待生成信号构成的信号序列重复执行步骤S22，直至剩余的所有待生成的信号的带宽值小于等于所述最大带宽，将所述剩余的所有待生成的信号集合到一个频率分集内；可得到m个频率分集，其中，n大于等于m。
进一步地，所述根据预设的采样率，计算出频率分集的最大带宽，包括：
获取待生成信号的采样率；
根据预设的带宽调整系数和所述采样率，计算出频率分集的最大带宽，公式如下：
Bmax＝Fs*K
其中，Bmax为最大带宽，Fs为采样率，K为带宽调整系数。
进一步地，根据以下公式计算计算排序后的前x个待生成的信号的总带宽值：Bx＝(fi+bi/2)-(fj-bj/2)，其中，fi表示前x个待生成的信号的最高频率信号的频率值，bi表示x个待生成的信号的最高频率信号的带宽，fi表示前x个待生成的信号的最低频率信号的频率值，bi表示前x个待生成的信号的最低频率信号的带宽，Bx表示前x个待生成的信号的总带宽值。
进一步地，所述在任一频率分集内，根据所述中心频率和各个信号的频率偏移值生成融合信号，包括：
在任一频率分集内，计算所有信号的最低频率和的最高频率的中心点，所述中心点为中心频率；
计算所述频率分集内的各个信号的载频与所述中心频率的差值，得到所述各个信号的频率偏移值；
根据所述各中心频率和各个信号的频率偏移值生成融合信号。
进一步地，所述根据所述各中心频率和各个信号的频率偏移值生成融合信号，包括：
在任一频率分集内，根据各个信号的频率偏移值，对所述各个信号的基带信号进行移频运算；
对移频运算后的基带信号进行累加运算并求取平均值，得到所述频率分集的初始融合信号数据；
根据所述分频分集的中心频率对所述初始融合信号进行移频，生成最终融合信号。
进一步地，根据以下公式对所述初始融合信号进行移频，生成最终融合信号：outk＝Dvk*exp(j*2*PI*Fck)，其中，Fck表示第k个频率分集的中心频率，j表示复数的虚部，PI为π，Dvk表示第k个频率分集的初始融合信号，outk表示第k个频率分集的最终融合信号，exp表示e指数。
另一方面，本发明实施例提供了一种融合信号的生成装置，包括：
排序模块，用于对n个待生成的信号进行排序；
分集模块，用于对排序后的所述n个待生成的信号进行分集，得到m个频率分集，其中，n大于等于m；
计算模块，用于计算各个频率分集的中心频率和任一频率分集内的各个信号的频率偏移值；
生成模块，用于在任一频率分集内，根据所述中心频率和各个信号的频率偏移值生成融合信号。
另一方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如前述任一项所述融合信号的生成方法的步骤。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
1、通过将信号进行分集，对分集内的信号进行融合，从而不受硬件通道数的限制，可以在不增加硬件的基础上生成多路信号，从而节省了硬件资源。
2、通过对分集内的信号进行融合，在根据各分集内融合的信号生成最终信号，从而提高了信号生成的效率。
3、采用频率分集的方式预先对信号进行处理，从而快速生成多路信号不受硬件资源限制，进而为电子对抗训练装备的小型化、便携化提供技术基础。
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为本发明实施例的融合信号的生成方法的流程图；
图2为本发明实施例的融合信号的生成装置的结构框图。
图3为本发明实施例的第一个信号的基带信号频谱图；
图4为本发明实施例的第一频率分集的最终融合信号的频谱图；
图5为本发明实施例的第二频率分集的最终融合信号的频谱图；
图6为本发明实施例的第三频率分集的最终融合信号的频谱图；
图7为本发明实施例的第四频率分集的最终融合信号的频谱图。
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。
方法实施例：
在电子对抗仿真训练领域，随着多军种、多装备联合训练的开展，需要仿真训练装备能同时生成信号种类和数量越来越大，比如一次营级电子对抗仿真训练所需要的信号种类超过20种、信号数量超过300路。
现有的技术，一般会因为硬件资源(例如FPGA)和信号生成时间要求，而限制信号生成通道数，使得仿真训练装备只能堆积硬件资源或者增加使用限制条件，前一种会增加训练成本和难度，后一种会减低训练效果。
鉴于此，本发明的一个具体实施例，公开了一种融合信号的生成方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、对n个待生成的信号进行排序；
S2、对排序后的所述n个待生成的信号进行分集，得到m个频率分集，其中，n大于等于m；
S3、计算各个频率分集的中心频率和任一频率分集内的各个信号的频率偏移值；
S4、在任一频率分集内，根据所述中心频率和各个信号的频率偏移值生成融合信号。
通过将信号分集，对分集内的信号进行融合，从而在保证信号质量的基础上减少了信号通道的数量，从而突破了硬件限制，减少硬件资源并提高了信号融合效率。
具体的，步骤S1对n个待生成的信号进行排序，可根据载频由大到小的顺序对n个待生成的信号进行排序，形成信号序列；或
根据载频由小到大的顺序对n个待生成的信号进行排序，形成信号序列。
对信号排序后，可遍历信号，采用以下步骤确定频率分集：
S21、根据预设的采样率，计算出频率分集的最大带宽；
计算频率分集的最大带宽可采用如下公式：
Bmax＝Fs*K
其中，Bmax为最大带宽，Fs为采样率，K为带宽调整系数。
实施时，采样率为信号生成的采样率，例如硬件资源支持15M采样率，则Fs＝15e6。带宽调整系数可根据实际需要确定，例如可设置为0.8。
S22、计算排序后的前x个待生成的信号的总带宽值，直至所述总带宽值大于所述最大带宽，将排序后的前x-1个待生成的信号集合到一个频率分集内；x＝1，2...n；
S23、对剩余的n-x+1个待生成信号构成的信号序列重复执行步骤S22，直至剩余的所有待生成的信号的总带宽值小于等于所述最大带宽，将所述剩余的所有待生成的信号集合到一个频率分集内，可得到m个频率分集，其中，n大于等于m。
具体的，根据以下公式计算计算排序后的前x个待生成的信号的总带宽值：Bx＝(fi+bi/2)-(fj-bj/2)，其中，fi表示前x个待生成的信号的最高频率信号的频率值，bi表示x个待生成的信号的最高频率信号的带宽，fi表示前x个待生成的信号的最低频率信号的频率值，bi表示前x个待生成的信号的最低频率信号的带宽，Bx表示前x个待生成的信号的总带宽值。
实施时，若硬件资源支持的信号采样率为15M，需要生成的信号个数为20个，单硬件资源的信号通道数上限为10个。以表1所示的信号数据为例进行说明分集过程，表1为根据载频排序后的信号参数。
表1排序后的信号参数表
信号索引 信号类型 信号载频(MHz) 信号带宽(MHz)
1 BPSK 40 0.01
2 BPSK 42 0.02
3 BPSK 44 0.0.3
4 BPSK 46 1.5
5 BPSK 48 0.05
6 BPSK 50 0.06
7 BPSK 52 0.1
8 BPSK 54 6
9 BPSK 56 0.1
10 BPSK 58 0.1
11 BPSK 60 0.1
12 BPSK 62 0.1
13 BPSK 64 5
14 BPSK 66 0.1
15 BPSK 68 0.1
16 BPSK 70 0.1
17 BPSK 72 0.1
18 BPSK 74 2
19 BPSK 76 0.1
20 BPSK 78 0.1
根据公式Bmax＝Fs*K计算的最大带宽为Bmax＝Fs*0.8＝12e6。
对于上述20个信号，前7个信号的最高频率和最低频率的差值小于最大带宽，而前8个信号的最高频率和最低频率的差值大于最大带宽，因此将前7个信号放入第一频率分集。在余下的信号中，第8～第12信号的最高频率和最低频率的差值小于最大带宽，而第8～第13信号的最高频率和最低频率的差值大于最大带宽，因此将第8～第12个信号放入第二分集，依据同样的方法，将第13～第18个信号放入第三频率分集，将第19～第20个信号放入第四频率分集。
生成频率分集后，计算各个频率分集的中心频率和任一频率分集内的各个信号的频率偏移值。
其中，中心频率的计算方法为：在任一频率分集内，计算所有信号的最低频率和的最高频率的中心点，所述中心点为中心频率。
信号的频率偏移值的计算方法为：计算所述频率分集内的各个信号的载频与所述中心频率的差值，得到所述各个信号的频率偏移值。
表2信号频率偏移信息表
Figure BDA0003308744180000081
各频率分集的中心频率为Fc＝{46.0225，56.525，68.25，77}。
根据各中心频率和各个信号的频率偏移值生成融合信号，包括以下步骤：
S41、在任一频率分集内，根据各个信号的频率偏移值，对所述各个信号的基带信号进行移频运算；
每个信号的基带信号数据根据其信号类型和对应的生成算法得到。
以第一个信号为例，基带信号的频率图如图3所示。
S42、对移频运算后的基带信号进行累加运算并求取平均值，得到所述频率分集的初始融合信号。
S43、根据所述分频分集的中心频率对所述初始融合信号进行移频，生成最终融合信号。
具体的，根据公式
Figure BDA0003308744180000091
计得到第k个频率分集的初始融合信号。其中，PI表示π，j为复数的虚部，Fsti表示第i个信号的频率偏移值，exp表示e指数，x为第k个频率分集的信号个数，Di表示第k个频率分集的得i个信号的基带信号。
由于是根据频率偏移值对基带信号进行移频融合的，所以得到的初始融合信号的频点不在中心频率处，因此，需要根据频率分集的中心频率对个初始融合信号进行移频，使其频点达到中心频率，从而得到最终融合频率。
具体的，可根据公式outk＝Dvk*exp(j*2*PI*Fck)得到最终融合信号。其中Fck表示第k个频率分集的中心频率，j表示复数的虚部，PI为π，Dvk表示第k个频率分集的初始融合信号，outk表示第k个频率分集的最终融合信号，exp表示e指数。
每个频率分集的最终融合信号的频谱图分别如图4、图5、图6和图7所示。
与现有技术相比，本实施例提供的融合信号的生成方法，能够根据采样率将信号分成频率分集，在各分集内进行信号融合，从而不受硬件资源通道数的限制，节省了硬件资源，提高了信号的生成效率，为电子对抗训练装备小型化、便携化提供技术基础。
装置实施例：
本发明的一个具体实施例，公开了一种融合信号的生成装置，如图2所示，包括：
排序模块，用于对n个待生成的信号进行排序；
分集模块，用于对排序后的所述n个待生成的信号进行分集，得到m个频率分集，其中，n大于等于m；
计算模块，用于计算各个频率分集的中心频率和任一频率分集内的各个信号的频率偏移值；
生成模块，用于在任一频率分集内，根据所述中心频率和各个信号的频率偏移值生成融合信号。
上述方法实施例和装置实施例，基于相同的原理，其相关之处可相互借鉴，且能达到相同的技术效果。具体实施过程参见方法实施例，此处不再赘述。
电子设备实施例：
一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现方法实施例中融合信号的生成方法的步骤。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所述，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)

1.一种融合信号的生成方法，其特征在于，包括：
对n个待生成的信号进行排序；
对排序后的所述n个待生成的信号进行分集，得到m个频率分集，其中，n大于等于m；
计算各个频率分集的中心频率和任一频率分集内的各个信号的频率偏移值；
在任一频率分集内，根据所述中心频率和各个信号的频率偏移值生成融合信号。
2.根据权利要求1所述的生成方法，其特征在于，所述对n个待生成的信号进行排序，包括：
根据载频由大到小的顺序对n个待生成的信号进行排序，形成信号序列；或
根据载频由小到大的顺序对n个待生成的信号进行排序，形成信号序列。
3.根据权利要求1所述的生成方法，其特征在于，所述对排序后的所述n个待生成的信号进行分集，得到m个频率分集，其中，n大于等于m，包括：
S21：根据预设的采样率，计算出频率分集的最大带宽；
S22：计算排序后的前x个待生成的信号的总带宽值，直至所述总带宽值大于所述最大带宽，将排序后的前x-1个待生成的信号集合到一个频率分集内；x＝1,2...n；
S23：对剩余的n-x+1个待生成信号构成的信号序列重复执行步骤S22，直至剩余的所有待生成的信号的总带宽值小于等于所述最大带宽，将所述剩余的所有待生成的信号集合到一个频率分集内；可得到m个频率分集，其中，n大于等于m。
4.根据权利要求3所述的生成方法，其特征在于，所述根据预设的采样率，计算出频率分集的最大带宽，包括：
获取待生成信号的采样率；
根据预设的带宽调整系数和所述采样率，计算出频率分集的最大带宽，公式如下：
Bmax＝Fs*K
其中，Bmax为最大带宽，Fs为采样率，K为带宽调整系数。
5.根据权利要求3所述的生成方法，其特征在于，根据以下公式计算计算排序后的前x个待生成的信号的总带宽值：Bx＝(fi+bi/2)-(fj-bj/2)，其中，fi表示前x个待生成的信号的最高频率信号的频率值，bi表示x个待生成的信号的最高频率信号的带宽，fi表示前x个待生成的信号的最低频率信号的频率值，bi表示前x个待生成的信号的最低频率信号的带宽，Bx表示前x个待生成的信号的总带宽值。
6.根据权利要求5所述的生成方法，其特征在于，所述在任一频率分集内，根据所述中心频率和各个信号的频率偏移值生成融合信号，包括：
在任一频率分集内，计算所有信号的最低频率和的最高频率的中心点，所述中心点为中心频率；
计算所述频率分集内的各个信号的载频与所述中心频率的差值，得到所述各个信号的频率偏移值；
根据所述各中心频率和各个信号的频率偏移值生成融合信号。
7.根据权利要求6所述的生成方法，其特征在于，所述根据所述各中心频率和各个信号的频率偏移值生成融合信号，包括：
在任一频率分集内，根据各个信号的频率偏移值，对所述各个信号的基带信号进行移频运算；
对移频运算后的基带信号进行累加运算并求取平均值，得到所述频率分集的初始融合信号；
根据所述分频分集的中心频率对所述初始融合信号进行移频，生成最终融合信号。
8.根据权利要求7所述的生成方法，其特征在于，根据以下公式对所述初始融合信号进行移频，生成最终融合信号：outk＝Dvk*exp(j*2*PI*Fck)，其中，Fck表示第k个频率分集的中心频率，j表示复数的虚部，PI为π，Dvk表示第k个频率分集的初始融合信号，outk表示第k个频率分集的最终融合信号，exp表示e指数。
9.一种融合信号的生成装置，其特征在于，包括：
排序模块，用于对n个待生成的信号进行排序；
分集模块，用于对排序后的所述n个待生成的信号进行分集，得到m个频率分集，其中，n大于等于m；
计算模块，用于计算各个频率分集的中心频率和任一频率分集内的各个信号的频率偏移值；
生成模块，用于在任一频率分集内，根据所述中心频率和各个信号的频率偏移值生成融合信号。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述融合信号的生成方法的步骤。
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