CN114285505A - 一种自动噪底计算方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动噪底计算方法和系统，包括：设置自动分析噪底的基本参数；获取待分析的宽带频谱数据；根据时域平均因子，把得来的宽带频谱数据平均后作为后续的频谱分析样本；逐频段计算噪声带的上沿及下沿；逐频段计算噪声带的上沿与下沿的差值；统计所有频段的差值，挑选出占比最大的值作为整个频段的标准噪声带宽度值δ；逐频段把每一频段噪声带的下沿加上δ的一半，得到所有频段的噪底值，把他们连起来就形成噪底线；根据频域平滑因子，对噪底线做一次频域中值滤波后，得到一条噪底曲线；根据检测门限余度，调制一下噪底曲线高度。本发明既考虑了噪底的上沿，也考虑了噪底的下沿，利用下沿值对噪底计算结果进行修正，提高了精度。

Description

一种自动噪底计算方法和系统

技术领域

本发明涉及无线电监测技术领域，特别是涉及一种自动噪底计算方法和系统。

背景技术

无线电监测，是指采用一定的技术手段和一定的设备对无线电发射频率、功率、发射带宽等进行测量，对模拟调频、调幅等信号进行监听，对非法电台和干扰源测向、定位、逼近查找等。

噪底计算，是指对无线电频谱的噪声特征量进行模拟计算，以便有效地去除噪声，获得有效信号。

在全景扫描中，由于监测的频段更广，通常在几十兆到几千兆的范围。整体来看，噪底在每个部分的电平水平是不一样的，无法用统一的一条噪底线来标识。但是分成若干段后，每一段的噪底相对来说是比较平坦的。分析和统计相对容易一些。

噪底的抖动范围一般剧烈，一些小信号很难直接分离出来。一般把频谱数据做几次的时域的平均后剧烈的抖动状况会得到比较明显的好转。

至于计算出来的一条曲线的噪底线，本身也是起起伏伏。在频域上做一次中值滤波就可以把此曲线变得平滑一些。

也可以人工参与调整整体噪底线的高低，做一个微修正。

以上是通用的噪底计算方法。该方法只考虑了噪底的上沿，即各频段噪声电平最大值，没有考虑下沿，即各频段噪声电平的最小值。本发明既考虑了噪底的上沿，也考虑了噪底的下沿，利用下沿值对噪底计算结果进行修正，提高精度。

本发明能提高噪声计算精度，更好地进行信噪分离，更好地识别微弱干扰信号，为无线电异常监测和管理、干扰源查找等提供技术保障。

因此，现有技术的缺陷是，缺少一种自动噪底计算方法，既考虑了噪底的上沿，也考虑了噪底的下沿，利用下沿值对噪底计算结果进行修正，提高精度。

发明内容

有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明的目的是提供一种自动噪底计算方法，既考虑了噪底的上沿，也考虑了噪底的下沿，利用下沿值对噪底计算结果进行修正，提高精度。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种自动噪底计算方法和系统，步骤A：设置自动分析噪底的基本参数，基本参数包含频谱分段数、频域平滑因子、时域平均因子以及检测门限余度；频谱分段数指把一个大的频段分成多个小的频段来分析。频域平滑因子指做频域中值滤波的滤波器大小。时域平均因子指明需要多少帧全频段的频谱来做时域上的平均。检测门限余度指整体噪底线上下移动的幅度值。

步骤B：获取待分析的宽带频谱数据；

步骤C：根据时域平均因子，把步骤B中得来的宽带频谱数据平均后作为后续的频谱分析样本；

步骤D：根据频谱分段数把一个大的频段分成多个小的频段；逐频段计算噪声带的上沿及下沿；

步骤E：逐频段计算噪声带的上沿与下沿的差值；

步骤F：统计所有频段的差值，挑选出占比最大的值作为整个频段的标准噪声带宽度值，记为δ；

步骤G：逐频段把每一频段噪声带的下沿加上δ的一半，得到所有频段的噪底值，然后把他们连起来就形成了整个频段的噪底线；

步骤H：根据频域平滑因子，生成一个滤波窗口，对步骤G输出的噪底线做一次频域中值滤波后，得到一条平滑的噪底曲线；

步骤I：根据检测门限余度，调制一下整个噪底曲线的高度，把信号和噪声在频谱图上区分开来。

步骤D与步骤E之间还设置有步骤D1：扫描所有频段的下边界值，找出下边界值小于下边界阈值的频段，根据前后正常频段的线性中值对其进行修正。

下边界阈值根据实际情况设定。

步骤D采用统计法逐段计算噪声带的上沿及下沿。

所述统计法包括：从统计后的上沿最大值开始向下找，找到占最大值97％的数值，把这个数值作为上沿的典型值；下沿的典型值是从下沿的最大值开始向上找，把97％占比位置的数值作为下沿的典型值。

一种自动噪底计算系统，包括接收机、自动噪底计算模块、信号提取模块以及信号处理模块；

接收机获取从天线进来的模拟信号进行处理，获得所监测频段的频谱数据，下称FFT数据；分别把FFT数据传送到自动噪底计算模块和信号提取模块；

自动噪底计算模块采用所述的自动噪底计算方法，分析得出对应FFT数据的噪底曲线；然后把噪底曲线结果传送到信号提取模块；

信号提取模块根据接收机送来的FFT数据和自动噪底计算模块送过来的噪底曲线分离出信号，然后再对信号进行优化整合；最后把信号列表传送到后续的信号处理模块里进行处理；

信号处理模块，把信号提取模块传送过来的信号的信息进行信号分析、识别、解调、译码、以及信息还原处理后下发到接收机，并精确需求对应信号的IQ数据来进行处理。

显著效果:本发明提供了一种自动噪底计算方法和系统，既考虑了噪底的上沿，也考虑了噪底的下沿，利用下沿值对噪底计算结果进行修正，提高了精度。

附图说明

图1为自动噪底计算流程的流程图；

图2为噪底计算的上沿和下沿示意图；

图3为本发明系统的工作过程示意图；

图4为自动噪底大带宽的效果图；

图5为自动噪底中带宽的效果图；

图6为自动噪底小带宽效果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1-图6所示，本发明为一种无线电监测相关的方法和系统，具体地讲，是指一种自动噪底计算方法和系统,应用于基本频率的信号和噪声的分离。

一种自动噪底计算方法和系统,其流程如图1所示。

各步骤说明如下：

第一步：设置自动分析噪底的基本参数，包含频谱分段数、频域平滑因子、时域平均因子，检测门限余度。频谱分段数指把一个大的频段分成多个小的频段来分析。频域平滑因子指做频域中值滤波的滤波器大小。时域平均因子指明需要多少帧全频段的频谱来做时域上的平均。检测门限余度指整体噪底线上下移动的幅度值。

第二步：获取待分析的宽带频谱数据。

第三步：根据时域平均因子，把第二步中多次得来的频谱平均后作为后续的频谱分析样本。

第四步：逐段计算噪声带的上沿及下沿，如图2所示。

计算方法使用的是统计法，为了去掉少量的虚尖，通常从统计后最大值开始向下找，找到97％左右，效果比较明显，把这个值作为上沿的典型值。同理下沿是从下开始向上找，把97％占比位置的值作为下沿的典型值。下沿的最大值指绝对值最大的下沿值，把97％占比位置的值作为下沿的典型值。

第五步：扫描所有段的下边界值，找出异常小的个别段，然后把它们修正到前后正常段的线性中值。

第六步：逐段计算噪声带的上沿与下沿的差值。

第七步：统计所有段的差值，挑选出占比最大的值作为整个频段的标准噪声带宽度值，记为δ。

第八步：逐段把每一段的下沿加上δ的一半，得到所有段的噪底值，然后把他们连起来就形成了整个频段的噪底线。

第九步：根据频域平滑因子，生成一个滤波窗口，对第八步输出的噪底线做一次频域中值滤波后，得到比较平滑一条曲线。

第十步：根据检测门限余度，略微调制一下整个噪底线的高度，就可以很明显的把信号和噪声在频谱图上区分开来。效果图参考图4到图6。绿色的是频谱线，蓝色的是自动噪底线。分别代表比较宽的频段，宽度一般的频段和宽度较小的频段的情况。

如图3所示，无线电信号侦测分析系统中比较重要的一环就是信噪分离，提取信号。这其中有个重要的前提就是有效的标示出噪底线的位置。

各步骤说明如下：

第一步：从天线进来的模拟信号经过接收机的处理，获得所监测频段的频谱数据，下称FFT数据。分别把FFT数据传送到自动噪底计算模块跟信号提取模块。

第二步：通过如上介绍的方法，自动噪底计算模块分析得出对应FFT数据的噪底线。

然后把噪底线结果传送到信号提取模块。

第三步：信号提取模块根据接收机送来的FFT数据和自动噪底计算模块送过来的噪底线分离出信号，然后再对信号进行一系列的优化整合。最后把信号列表传送到后续的信号处理模块里进行处理。

第四步：后续的信号处理模块，如信号分析，识别，解调，译码，信息还原等模块。把信号提取模块传送过来的信号的信息下发到接收机，精确需求对应信号的IQ数据来进行详细的处理。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种自动噪底计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A：设置自动分析噪底的基本参数，基本参数包含频谱分段数、频域平滑因子、时域平均因子以及检测门限余度；

步骤B：获取待分析的宽带频谱数据；

步骤C：根据时域平均因子，把步骤B中得来的宽带频谱数据平均后作为后续的频谱分析样本；

步骤D：逐频段计算噪声带的上沿及下沿；

步骤E：逐频段计算噪声带的上沿与下沿的差值；

步骤F：统计所有频段的差值，挑选出占比最大的值作为整个频段的标准噪声带宽度值，记为δ；

步骤G：逐频段把每一频段噪声带的下沿加上δ的一半，得到所有频段的噪底值，然后把他们连起来就形成了整个频段的噪底线；

步骤H：根据频域平滑因子，生成一个滤波窗口，对步骤G输出的噪底线做一次频域中值滤波后，得到一条平滑的噪底曲线；

步骤I：根据检测门限余度，调制一下整个噪底曲线的高度，把信号和噪声在频谱图上区分开来。

2.根据权利要求1所述的一种自动噪底计算方法，其特征在于：还包括步骤D1：扫描所有频段的下边界值，找出下边界值小于下边界阈值的频段，根据前后正常频段的线性中值对其进行修正。

3.根据权利要求1所述的一种自动噪底计算方法，其特征在于：步骤D采用统计法逐段计算噪声带的上沿及下沿。

4.根据权利要求3所述的一种自动噪底计算方法，其特征在于：所述统计法包括：从统计后的上沿最大值开始向下找，找到占最大值97％的数值，把这个数值作为上沿的典型值；下沿的典型值是从下沿的最大值开始向上找，把97％占比位置的数值作为下沿的典型值。

5.一种自动噪底计算系统，其特征在于：包括接收机、自动噪底计算模块、信号提取模块以及信号处理模块；

接收机获取从天线进来的模拟信号进行处理，获得所监测频段的频谱数据，下称FFT数据；分别把FFT数据传送到自动噪底计算模块和信号提取模块；

自动噪底计算模块采用权利要求1所述的自动噪底计算方法，分析得出对应FFT数据的噪底曲线；然后把噪底曲线结果传送到信号提取模块；

信号提取模块根据接收机送来的FFT数据和自动噪底计算模块送过来的噪底曲线分离出信号，然后再对信号进行优化整合；最后把信号列表传送到后续的信号处理模块里进行处理；

信号处理模块，把信号提取模块传送过来的信号的信息进行信号分析、识别、解调、译码、以及信息还原处理后下发到接收机，并精确需求对应信号的IQ数据来进行处理。

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