Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Signalabschnitten
in einer Funksignalgesamtheit sowie ein entsprechendes Computerprogramm
und Computerprogrammprodukt.The
The invention relates to a method for determining signal sections
in a radio signal universe and a corresponding computer program
and computer program product.
Bei
der Funkaufklärung
besteht häufig
das Problem aus einer Funksignalgesamtheit einzelne Funksignale
zu detektieren. Die Funksignalgesamtheit besteht aus einer Mehrzahl
von einzelnen Funksignalen, die zeitlich überlagert ausgesendet werden.
Die einzelnen Funksignale bestehen dabei häufig aus verschiedenen Signalabschnitten,
die zeitlich aufeinanderfolgend gesendet werden. Dabei werden die
einzelnen Signalabschnitte bei sogenannten Frequenz-Hopping Verfahren
auf unterschiedlichen Trägerfrequenzen
gesendet. Bei der Analyse solcher Funksignalgesamtheiten ergibt
sich daraus das Problem, dass zunächst die einzelnen Signalabschnitte
einem bestimmten Funksignal bzw. Emitter zugeordnet werden müssen. Hierzu
müssen
in einem ersten Schritt aus einer sich überlagernden Vielzahl von Signalabschnitten
einzelne Signalabschnitte ermittelt werden.at
the radio declaration
is often
the problem of a radio signal total single radio signals
to detect. The radio signal universe consists of a plurality
of individual radio signals, which are transmitted superimposed over time.
The individual radio signals often consist of different signal sections,
which are sent in chronological succession. Here are the
individual signal sections in so-called frequency hopping method
on different carrier frequencies
Posted. In the analysis of such radio signal aggregates results
this causes the problem that initially the individual signal sections
must be assigned to a particular radio signal or emitter. For this
have to
in a first step from a superimposed plurality of signal sections
individual signal sections are determined.
Es
ist hierzu beispielsweise bekannt in einem Breitbandspektrum diejenigen
Signalanteile zu ermitteln, bei denen ein vorgegebenes Signal/Rauschverhältnis überschritten
wird. Auf diese Weise werden zusammenhängende Spektrumsanteile zunächst ermittelt
und anschließend
die zusammenhängenden
Spektrumsanteile hinsichtlich ihrer Länge und Bandbreite vermessen.
Das Ergebnis dieser Messung wird mit einer Suchvorgabe verglichen,
so dass bei einer Entsprechung mit der Suchvorgabe der entsprechende
Spektrumsanteil als ein Signalabschnitt eines Emitters gewertet
wird.It
This is known for example in a broadband spectrum those
Determine signal components in which exceeded a predetermined signal / noise ratio
becomes. In this way, contiguous spectrum components are first determined
and subsequently
the coherent ones
Measure spectrum shares with regard to their length and bandwidth.
The result of this measurement is compared with a search specification,
so that at a correspondence with the search specification of the corresponding
Spectrum component evaluated as a signal portion of an emitter
becomes.
Ein
Problem dabei ist die mangelnde Erkennungsgenauigkeit. So weisen
z. B. auch die Spektrumsanteile innerhalb eines Signalabschnitts
Anteile auf, die unterhalb des Rauschwerts liegen können. Da
sich hierdurch auch das Ergebnis des Vergleichs mit der Suchvorgabe ändert, ist
eine sichere Erkennung der Signalabschnitte so nicht möglich.One
Problem here is the lack of recognition accuracy. So wise
z. B. also the spectrum components within a signal section
Shares that may be below the noise value. There
this also changes the result of the comparison with the search specification
a secure detection of the signal sections so not possible.
Bei
Verfahren, die mit Algorithmen auf Basis einer neuronalen adaptiven
Struktur ähnlich
einer digitalen Bilderkennung arbeiten, ist ein erheblicher Rechen-
und Speicheraufwand erforderlich.at
Procedures using algorithms based on a neural adaptive
Structure similar
a digital image recognition, is a significant computational
and memory overhead required.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen
sowie ein entsprechendes Computerprogramm und Computerprogrammprodukt
anzugeben, mit dem eine sichere Ermittlung von Signalabschnitten
einer Funksignalgesamtheit möglich
ist und das wegen geringer Anforderungen bezüglich Rechen- und Speicheraufwand
für Echtzeitanwendungen
geeignet ist.Of the
Invention has for its object to provide a method
and a corresponding computer program and computer program product
specify with which a reliable determination of signal sections
a radio signal population possible
is and that because of low requirements in terms of computing and memory costs
for real-time applications
suitable is.
Die
Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch
1 gelöst.
Die Ansprüche
21 und 22 betreffen ein entsprechendes Computerprogramm, während Anspruch
23 ein entsprechendes Computerprogrammprodukt betrifft.The
The object is achieved by the method according to the invention
1 solved.
The requirements
21 and 22 relate to a corresponding computer program while claim
23 relates to a corresponding computer program product.
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird zunächst
aus einer Signalgesamtheit ein Spektrogramm berechnet. Um eine Zuordnung
eines zu beurteilenden Spektralwerts zu einem Signalabschnitt zu
ermöglichen,
wird dann für
diesen Spektralwert ein Beurteilungswert berechnet. Der Beurteilungswert
wird mit einem Entscheidungskriterium verglichen und als Ergebnis
des Vergleichs der betreffende zu beurteilende Spektralwert als
Bestandteil eines Signalabschnitts bzw. als Bestandteil des Rauschens
erkannt. Bei der Berechnung des Beurteilungswertes wird neben der
Eigenleistung des zu beurteilenden Spektralwerts nicht nur das Verhältnis dieser
Leistung zum Rauschen berücksichtigt,
sondern darüberhinaus
auch die Leistungen der benachbarten Spektralwerte. Durch die Berücksichtigung
der Leistungen benachbarter Spektralwerte bei der Berechnung eines
Beurteilungswertes wird hier der Spektralwert in seinem Zusammenhang
in dem Spektrogramm bewertet. Ein einzelner nach oben oder unten
abweichender Wert kann somit nicht zu einer anderen Beurteilung
des Spektralwerts als zu dem Signalabschnitt gehören oder nicht begründen. Die
Berechnung erfordert nur einen geringen Speicher- und Rechenaufwand
und kann damit in Echtzeitsystemen Anwendung finden.at
the method according to the invention
will be first
calculated from a signal aggregate a spectrogram. To an assignment
of a spectral value to be evaluated to a signal section
enable,
will then be for
calculates an evaluation value for this spectral value. The appraisal value
is compared with a decision criterion and as a result
of the comparison the respective spectral value to be assessed as
Part of a signal section or as part of the noise
recognized. In the calculation of the evaluation value is in addition to the
Own performance of the spectral value to be assessed not only the ratio of these
Power taken into account for noise,
but beyond
also the powers of the neighboring spectral values. By consideration
the power of adjacent spectral values in the calculation of a
Judgment value here is the spectral value in its context
evaluated in the spectrogram. A single up or down
deviant value can not therefore lead to a different assessment
of the spectral value as belonging to the signal section or not. The
Calculation requires only a small amount of memory and computation
and can thus be used in real-time systems.
Die
Unteransprüche
betreffen vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.The
under claims
relate to advantageous developments of the method according to the invention.
Insbesondere
ist es vorteilhaft, bei der Berücksichtigung
der Leistungen benachbarter Spektralwerte zwischen unmittelbar benachbarten
Spektralwerten sowie den übrigen
benachbarten Spektralwerten zu unterscheiden. Auf diese Weise werden
diejenigen Spektralwerte, die sich entweder bezüglich der Mittenfrequenz oder
der Zeit nicht von dem Spektralwert unterscheiden, stärker berücksichtigt
als diejenigen Nachbarn, die sich sowohl in der Zeit als auch in
der Frequenz von dem zu beurteilenden Spektralwert unterscheiden.Especially
It is beneficial when considering
the power of adjacent spectral values between immediately adjacent ones
Spectral values and the rest
to distinguish adjacent spectral values. That way
those spectral values that differ either in the center frequency or
do not differentiate the time from the spectral value
as those neighbors who are both in time and in
differentiate the frequency from the spectral value to be assessed.
Ein
weiterer Vorteil ist es, dass zur Berechnung des Beurteilungswertes
nicht die gemesssenen Leistung des zu beurteilenden Spektralwerts
bzw. der benachbarten Spektralwerte verwendet wird, sondern jedem der
Spektralwerte ein Leistungsbeitragswert zugeordnet wird. Der Leistungsbeitragswert
wird hierzu aus einer Mehrzahl von Leistungsbeitragswerten ausgewählt, wobei
die Zuordnung eines bestimmten Leistungsbeitragswerts zu jedem Spektralwert
in Abhängigkeit
von einer Rauschleistung, einem Signal/Rauschverhältnis des
zu beurteilenden Spektralwerts sowie der Leistung des Spektralwerts
bzw. des jeweiligen benachbarten Spektralwerts und einem Bewertungsparameter
abhängt.
Damit ergibt sich jeweils ein Intervall für die gemessene Eigenleistung
des zu beurteilenden Spektralwerts bzw. der Leistungen der benachbarten
Spektralwerte, denen der selbe Leistungsbeitragswert zugeordnet
wird. Durch diese nicht lineare Funktion wird der Einfluss von Rauschspitzen
vermindert.One
Another advantage is that for calculating the appraisal value
not the measured power of the spectral value to be assessed
or the adjacent spectral values is used, but each of the
Spectral values a power contribution value is assigned. The contribution value
is selected for this purpose from a plurality of power contribution values, wherein
the assignment of a particular power contribution value to each spectral value
dependent on
from a noise power, a signal to noise ratio of the
to be assessed spectral value and the power of the spectral value
or the respective adjacent spectral value and an evaluation parameter
depends.
This results in each case an interval for the measured own performance
of the spectral value to be assessed or the powers of the neighboring ones
Spectral values to which the same power contribution value is assigned
becomes. This nonlinear function becomes the influence of noise spikes
reduced.
Insbesondere
ist es vorteilhaft, den zur Berechnung des Beurteilungswertes verwendeten
Bewertungsparameter adaptiv anzupassen. Hierzu werden in dem Spektrogramm
ein erster Bereich und ein zweiter Bereich definiert und für alle in
dem ersten Bereich liegende Spektralwerte als zu beurteilende Spektralwerte eine
Erkennung der Zugehörigkeit
zu dem Rauschen oder zu einem Signalabschnitt durchgeführt. Der
zweite Bereich liegt vollständig
in dem ersten Bereich und umfasst einen vollständigen Signalabschnitt. Die Änderung des
Erkennungsergebnisses innerhalb des ersten Bereichs und innerhalb
des zweiten Bereichs aufgrund einer Änderung des Bewertungsparameters
wird dann berücksichtigt,
um den Bewertungsparameter schrittweise anzupassen. Besonders bevorzugt
wird hierzu eine erste Anzahl derjenigen als zu einem Signalabschnitt
gehörend
erkannten Spektralwerte innerhalb des ersten aber außerhalb
des zweiten Bereichs ermittelt und eine zweite Anzahl der innerhalb
des zweiten Bereichs liegenden Spektralwerte, die als nicht zu dem
Signalabschnitt gehörend
erkannt wurden.Especially
it is advantageous to use the one used to calculate the rating value
Adaptation parameters adaptive. To do this, be in the spectrogram
a first area and a second area defined and for all in
spectral values lying in the first range as spectral values to be assessed
Recognition of affiliation
to the noise or to a signal section. Of the
second area is completely
in the first area and includes a complete signal section. The change of the
Recognition result within the first range and within
of the second area due to a change in the evaluation parameter
is then taken into account
to adjust the evaluation parameter step by step. Especially preferred
For this purpose, a first number of those as to a signal section
belonging
detected spectral values within the first but outside
of the second area and a second number of within
spectral values of the second range, which are considered not to be
Part of the signal
were detected.
Weiterhin
ist es vorteilhaft, in entsprechender Weise auch eine adaptive Anpassung
des Beurteilungskriteriums vorzunehmen.Farther
it is advantageous, in an appropriate manner, an adaptive adaptation
of the assessment criterion.
Zur
Ermittlung der Signalabschnitte ist es außerdem besonders vorteilhaft,
eine Mehrzahl von Spektralwerten für aufeinanderfolgende Zeitpunkte
des Spektrogramms zu ermitteln und das Ergebnis der Erkennung als
zum Signalabschnitt gehörend
oder zum Rauschen gehörend
erkannten Spektralwerte für
zeitlich benachbarte Spektralwerte der selben Frequenz miteinander
zu vergleichen. Aus dem Ergebnis dieses Vergleichs ist es dann möglich, sowohl
einen Anfang als auch ein Ende eines Signalabschnitts oder einen
andauernden Signalabschnitt zu erkennen und den jeweiligen Spektralwerten
zuzuordnen. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen:to
Determining the signal sections, it is also particularly advantageous
a plurality of spectral values for successive times
of the spectrogram and determine the result of the detection as
belonging to the signal section
or belonging to the noise
recognized spectral values for
temporally adjacent spectral values of the same frequency with each other
to compare. From the result of this comparison it is then possible both
a beginning as well as an end of a signal segment or a signal
Recognize the continuous signal section and the respective spectral values
assigned. A preferred embodiment
the method according to the invention
is shown in the drawing and will be described in the following description
explained in more detail. It
demonstrate:
1 ein
Blockschaltbild zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens; 1 a block diagram for carrying out the method according to the invention;
2 eine
schematische Darstellung des Verlaufs eines Funksignals; 2 a schematic representation of the course of a radio signal;
3 eine
beispielhafte Darstellung eines berechneten Spektrogramms; 3 an exemplary representation of a calculated spectrogram;
4 eine
vergrößerte Darstellung
eines Ausschnitts des Spektrogramms; 4 an enlarged view of a section of the spectrogram;
5 ein
weiterer vergrößerter Ausschnitt
des Spektrogramms mit zwei Signalabschnitten und 5 another enlarged section of the spectrogram with two signal sections and
6 ein
Flussdiagramm der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens. 6 a flow chart of the implementation of the method according to the invention.
Die 1 zeigt
schematisch den Ablauf der Verarbeitung einer empfangenen Signalgesamtheit 1.
Die Signalgesamtheit 1 besteht aus einer Überlagerung
von mehreren Funksignalen. Die Funksignale selbst bestehen, wie
es nachfolgend noch erläutert
wird, aus einzelnen Signalabschnitten. Diese Signalabschnitte der verschiedenen
Funksignale der Signalgesamtheit 1 überlagern sich zeitlich, so
dass für
eine Analyse der Funksignale zunächst
die einzelnen Signalabschnitte den jeweiligen Funksignalen bzw.
den die Funksignale emittierenden Emittern zugeordnet werden müssen.The 1 schematically shows the flow of processing a received signal population 1 , The signal aggregate 1 consists of a superposition of several radio signals. The radio signals themselves consist, as will be explained below, of individual signal sections. These signal portions of the various radio signals of the signal population 1 overlap temporally, so that for an analysis of the radio signals, first the individual signal sections must be assigned to the respective radio signals or to the emitters emitting the radio signals.
Zur Übertragung
von Daten werden häufig
sogenannte Frequenz-Hopping Verfahren eingesetzt. Bei Frequenz-Hopping Verfahren
werden nach einem vorgegebenen Schema, z. B. einer Pseudorandomsequenz, zum
Aussenden der einzelnen Signalabschnitte unterschiedliche Trägerfrequenzen
verwendet. Die Signalgesamtheit 1 besteht daher aus einer
Vielzahl von Signalabschnitten, die sich einerseits hinsichtlich
ihrer Trägerfrequenzen
unterscheiden und andererseits zeitlich überlagert sind. Diese Signalgesamtheit 1 wird
durch eine Antenne 2 empfangen. Das empfangene Signal wird
einem Mischer 4 zugeführt,
wo die empfangene Signalgesamtheit 1 mit einer von einem
ersten lokalen Oszillator 3 erzeugten Frequenz gemischt
wird. Das so erzeugte Zwischenfrequenzsignal (IF) wird einem Analog-/Digital-Wandler 5 zugeführt.Frequently, so-called frequency hopping methods are used for transmitting data. In frequency hopping procedure are according to a predetermined scheme, eg. B. a pseudo-random sequence, for transmitting the individual signal sections different carrier frequencies used. The signal aggregate 1 therefore consists of a plurality of signal sections, which differ on the one hand with respect to their carrier frequencies and on the other hand are temporally superimposed. This signal aggregate 1 is through an antenna 2 receive. The received signal becomes a mixer 4 fed to where the received signal entirety 1 with one of a first local oscillator 3 generated frequency is mixed. The thus generated intermediate frequency signal (IF) is an analog / digital converter 5 fed.
Bei
der Abtastung des Zwischenfrequenzsignals wird die Abtastfrequenz
im Hinblick auf das Nyquist-Kriterium so gewählt, dass sie größer als
das Doppelte der höchsten
zu analysierenden Brandbreite ist. Das von dem Analog-/Digital-Wandler 5 ausgegebene,
unterabgetastete Zwischenfrequenzsignal wird in einem Tiefpass 5' gefiltert und
dann einer Auswerteeinrichtung 6 zugeführt, in der z. B. mittels einer
diskreten Fouriertransformation ein Spektrogramm 7 erzeugt
wird. Zusätzlich
wird das von dem Tiefpassfilter 5' ausgegebene Zwischenfrequenzsignal
in einem Zwischenspeicher 8 zur weiteren Verarbeitung vorgehalten.In sampling the intermediate frequency signal, the sampling frequency with respect to the Nyquist criterion is chosen to be greater than twice the highest bandwidth to be analyzed. That of the analog / digital converter 5 output, subsampled intermediate frequency signal is in a low pass 5 ' filtered and then an evaluation 6 supplied in the z. B. by means of a discrete Fourier transform a spectrogram 7 is produced. In addition, that of the low-pass filter 5 ' output intermediate frequency signal in a buffer 8th reserved for further processing.
Das
von der Auswerteeinrichtung 6 erzeugte Spektrogramm wird
einem Detektor 9 zugeführt,
der zur Erkennung der einzelnen Signalabschnitte in dem Spektrogramm 7 dient.
Die einzelnen Verfahrensschnitte zur Erkennung der Signalabschnitte
in dem Spektrogramm 7 werden nachfolgend noch unter Bezugnahme
auf die übrigen
Zeichnungen erläutert.
Ist durch den Detektor 9 ein Signalabschnitt bzw. ein Teil
eines Signalabschnitts als solcher erkannt worden, so werden entsprechende
Daten in einer Datenbank 10 abgelegt. Die Daten werden
aus dem Spektrogramm 7 ermittelt. Beispiele für Einträge in der
Datenbank sind der Startzeitpunkt eines bestimmten Signalabschnitts,
seine Mittenfrequenz, seine Leistung oder ähnliches.That of the evaluation device 6 generated spectrogram becomes a detector 9 which is used to detect the individual signal sections in the spectrogram 7 serves. The individual procedural sections for the detection of the signal sections in the spectrogram 7 will be explained below with reference to the remaining drawings. Is through the detector 9 a signal section or a part of a signal section has been recognized as such, corresponding data are stored in a database 10 stored. The data are taken from the spectrogram 7 determined. Examples of entries in the database are the start time of a particular signal section, its center frequency, its power or the like.
Mit
Hilfe der so gewonnenen Daten, die in der Datenbank 10 gespeichert
werden, wird zur weiteren Auswertung z. B. ein zweiter lokaler Oszillator 11 auf
eine bestimmte Frequenz eingestellt. Diese Frequenz wird in einem
zweiten Mischer 12 mit dem entsprechenden zwischengespeicherten,
tiefpassgefilterten Zwischenfrequenzsignal gemischt und digitales
Basisbandsignal 13 der weiteren Auswertung zugeführt.With the help of the data obtained in the database 10 are stored for further evaluation z. B. a second local oscillator 11 set to a specific frequency. This frequency will be in a second mixer 12 mixed with the corresponding latched, lowpass filtered IF signal and digital baseband signal 13 fed to the further evaluation.
In
dem Spektrogramm 7 sind Pegelinformationen als Funktion
der Zeit und der Frequenz aufgetragen.In the spectrogram 7 Level information is plotted as a function of time and frequency.
Die 2 zeigt
stark vereinfacht eine Darstellung des Verlaufs des Pegels für ein Funksignal 14 in
Abhängigkeit
von der Zeit t. Das gesamte Funksignal 14 besteht aus einer
Mehrzahl aufeinanderfolgender Signalabschnitte 15.i. In
der Fig. sind fünf
aufeinanderfolgende Signalabschnitte 15.1 bis 15.5 dargestellt.
Während
der Signalabschnitte 15.i weist das Funksignal einen Pegel
PS auf. Zwischen den einzelnen Signalabschnitten 15.i liegen
zeitliche Abschnitte 16.i, in denen keine oder nur eine
sehr geringe Sendeleistung vorhanden ist. Üblicherweise wird die Sendeleistung
eines Emitters zwischen den einzelnen Signalabschnitten 15.i auf
Null reduziert, so dass in den signalfreien Abschnitten 16.i,
von denen in der 2 vier Abschnitte 16.1 bis 16.4 dargestellt
sind, lediglich eine Rauschleistung PN vorhanden
ist.The 2 shows a simplified representation of the course of the level for a radio signal 14 depending on the time t. The entire radio signal 14 consists of a plurality of successive signal sections 15.I , In the figure, there are five consecutive signal sections 15.1 to 15.5 shown. During the signal sections 15.I the radio signal has a level P S. Between the individual signal sections 15.I are temporal sections 16.i , in which no or only a very low transmission power is available. Usually, the transmission power of an emitter between the individual signal sections 15.I reduced to zero, so that in the signal-free sections 16.i of which in the 2 four sections 16.1 to 16.4 are shown, only a noise power P N is present.
Bei
der Aussendung eines Funksignals 14 mit einem Frequenz-Hopping
Verfahren werden die einzelnen Signalabschnitte 15.i jeweils
auf unterschiedlichen Trägerfrequenzen
gesendet. Das Wechselschema der einzelnen Trägerfrequenzen kann z. B. durch
eine Pseudorandomsequenz festgelegt sein.When transmitting a radio signal 14 With a frequency hopping procedure, the individual signal sections become 15.I each sent on different carrier frequencies. The change scheme of the individual carrier frequencies can z. B. be determined by a pseudo-random sequence.
In
der 2 ist es dargestellt, dass der erste Signalabschnitt 15.1 eine
Startzeit bei t1 aufweist und eine Endzeit
bei t2 aufweist. Der erste Signalabschnitt 15.1 hat
daher eine Länge Δt von t2–t1. Die weiteren Signalabschnitte 15.2 bis 15.5 entsprechen
in ihrer zeitlichen Ausdehnung der Länge Δt des ersten Signalabschnitts 15.1.
An die Endzeit t2 des ersten Signalabschnitts 15.1 schließt sich
der Abschnitt 16.1 ohne Signalleistung an, der sich zeitlich
vom Zeitpunkt t2 bis zur Startzeit des zweiten
Signalabschnitts 15.2 im Zeitpunkt t3 erstreckt.
In dieser Zeit, in der durch einen Emitter die Signalleistung reduziert
oder auf Null eingestellt ist, wird der Emitter auf eine andere
Trägerfrequenz
eingestellt, und der nachfolgende Signalabschnitt, hier der Signalabschnitt 15.2,
anschließend
auf der neuen Trägerfrequenz
gesendet.In the 2 it is shown that the first signal section 15.1 has a start time at t 1 and has an end time at t 2 . The first signal section 15.1 therefore has a length Δt of t 2 -t 1 . The further signal sections 15.2 to 15.5 correspond in their time extent of the length .DELTA.t of the first signal section 15.1 , At the end time t 2 of the first signal section 15.1 the section closes 16.1 without signal power, the time from time t 2 to the start time of the second signal section 15.2 at time t 3 extends. In this time, in which the signal power is reduced or set to zero by an emitter, the emitter is set to a different carrier frequency, and the subsequent signal section, here the signal section 15.2 , then sent on the new carrier frequency.
In
dem Spektrogramm 7 sind die einzelnen Signalabschnitte 15.i als
Bereich mit erhöhtem
Pegel gegenüber
den übrigen
Bereichen in der Frequenzzeitebene erkennbar. Dabei erstreckt sich
jeweils ein Signalabschnitt 15.i bei einer bestimmten Frequenz
entlang der Zeitachse mit einer Länge von Δt.In the spectrogram 7 are the individual signal sections 15.I recognizable as an area with an elevated level compared to the other areas in the frequency-time plane. In each case, a signal section extends 15.I at a certain frequency along the time axis with a length of Δt.
Eine
beispielhafte Darstellung eines Ausschnitts eines Spektrogramms,
wie er z. B. der Bildschirmausgabe eines Messprogramms entspricht,
ist in der 3 dargestellt. In einer Ebene,
die durch eine Frequenzachse f und eine Zeitachse t aufgespannt
wird, ist ein markierter Bereich 17 zu erkennen. In dem
markierten Bereich 17 ist ein erster Signalabschnitt 15.1 des
Funksignals 14 zu sehen. Gegenüber der übrigen Fläche des Spektrogramms ist die
erhöhte
Signalleistung des Signalabschnitts 15.1 farbig hervorgehoben
dargestellt. Da die Signale keine ideal scharfen Kanten haben, sind
auch in benachbarten Bereichen des Signalabschnitts 15.1 Spektralwerte
mit erhöhten
Pegeln 18 zu finden.An exemplary representation of a section of a spectrogram, as z. B. the screen output of a measurement program is in the 3 shown. In a plane spanned by a frequency axis f and a time axis t is a marked area 17 to recognize. In the marked area 17 is a first signal section 15.1 the radio signal 14 to see. Opposite the remaining surface of the spectrogram is the increased signal power of the signal section 15.1 shown highlighted in color. Since the signals do not have ideal sharp edges are also in adjacent areas of the signal section 15.1 Spectral values with increased levels 18 to find.
Um
eine Auswertung zu ermöglichen,
die sich ausschließlich
auf den Signalabschnitt 15.1 bezieht, müssen die benachbarten Spektralwerte
sowie die tatsächlich
zu dem Signalabschnitt 15.1 gehörenden Spektralwerte voneinander
unterschieden werden. Der Signalabschnitt 15.1 setzt sich in
dem Spektrogramm aus einer Vielzahl von diskreten f–t-Werten zusammen.
Die zu dem Signalabschnitt 15.1 tatsächlich gehörenden Spektralwerte haben
eine Mittenfrequenz f0 und erstrecken sich
von der t1 bis zur Zeit t2.
Die Frequenz- und Zeitauflösung
in dem Spektrogramm ist wegen der Unschärferelation begrenzt. Bei der
Erstellung des Spektrogramms wird beispielsweise eine Fastfourietransformation
(FFT) verwendet. Dabei entsteht ein Raster von diskreten Zeit- und
Frequenzwerten, in dem die Spektrumswerte als S(K, F) notiert werden.
Die Variablen K und F bilden darin diskrete Zeit- und Frequenzindizes.To allow an evaluation that focuses solely on the signal section 15.1 relates, must be the adjacent spectral values as well as the actual to the signal section 15.1 belonging spectral values are distinguished from each other. The signal section 15.1 is composed of a plurality of discrete f-t values in the spectrogram. The to the signal section 15.1 actually belonging spectral values have a center frequency f 0 and extend from t 1 to time t 2 . The frequency and time resolution in the spectrogram is limited because of the uncertainty principle. When creating the spectrogram, for example, a Fast Fourier Transform (FFT) is used. This results in a grid of discrete time and frequency values in which the spectrum values are noted as S (K, F). The variables K and F form discrete time and frequency indices therein.
Anhand
der 4 wird nachfolgend erklärt, wie für einen bestimmten Spektralwert
seine Zugehörigkeit
zu einem Signalabschnitt 15.i oder zum Rauschen ermittelt
wird.Based on 4 is explained below, as for a particular spectral value its membership in a signal section 15.I or to noise.
Zu
Untersuchen ist die Zugehörigkeit
eines zu beurteilenden Spektralwerts 19 zum Zeitpunkt ti mit der Frequenz fj.
Der zu beurteilende Spektralwert 19 ist von benachbarten
Spektralwerten 20 umgeben. Die benachbarten Spektralwerte 20 untergliedern
sich in nächst
benachbarte Spektralwerte 20.b1 bis 20.b4 sowie die übrigen benachbarten
Spektralwerte 20.a1 bis 20.a4.The membership of a spectral value to be assessed is to be examined 19 at the time t i with the frequency f j . The spectral value to be assessed 19 is from adjacent spectral values 20 surround. The adjacent spectral values 20 are subdivided into nearest neighboring spectral values 20.b1 to 20.b4 as well as the remaining neighboring spectral values 20.a1 to 20.a4 ,
Bei
der Ermittlung, ob der zu beurteilende Spektralwert 19 ein
Bestandteil des Signalabschnitts oder Bestandteil des Rauschens
ist, werden die Pegelwerte der benachbarten Spektralwerte 20 berücksichtigt.
In Abhängigkeit
von dem Pegelwert eines jeden zu berücksichtigen Spektralwerts 19 bzw. 20.a1–20.a4 oder 20.b1–20b4 wird
jedem der Spektralwerte zunächst
ein Leistungsbeitragswert G zugeordnet. Diese werden anschließend summiert.
Dieser Leistungsbeitragswert G hängt
sowohl von der Eigenleistung des betreffenden Spektralwerts selbst
als auch von der Rauschleistung und dem Signal zu Rauschverhältnis des
zu beurteilenden Spektralwerts 19 ab. Der Leistungsbeitragswert
G ergibt sich zu: mit γ ∊ (0...1).
γ ist ein
Bewertungsparameter, mit der die Leistungsbeitragswerte angepasst
werden.In determining whether the spectral value to be assessed 19 is a component of the signal portion or component of the noise, the level values of the adjacent spectral values 20 considered. Depending on the level value of each spectral value to be considered 19 respectively. 20.a1 - 20.a4 or 20.b1 - 20B4 First, a power contribution value G is assigned to each of the spectral values. These are then summed up. This power contribution value G depends both on the inherent power of the relevant spectral value itself and on the noise power and the signal-to-noise ratio of the spectral value to be evaluated 19 from. The contribution to performance G results in: with γ ε (0 ... 1).
γ is an evaluation parameter with which the power contribution values are adjusted.
Um
die unterschiedliche Distanz der benachbarten Spektralwerte 20.a1 bis 20.a4 und
der Spektralwerte 20.b1 bis 20.b4 zu dem zu beurteilenden
Spektralwert 19, dessen Zugehörigkeit zu einem Signalabschnitt
bestimmt werden soll, zu berücksichtigen,
werden die Leistungsbeitragswerte G der benachbarten Spektralwerte 20 unterschiedlich
gewichtet. Die Leistungsbeitragswerte G der nächst benachbarten Spektralwerte 20.b1 bis 20.b4 werden über einen
Gewichtungsfaktor λ gewichtet.
In Abhängigkeit
von der relativen Position des jeweiligen benachbarten Spektralwerts
zu dem zu beurteilenden Spektralwert 19 ergibt sich λ zu: To the different distance of the neighboring spectral values 20.a1 to 20.a4 and the spectral values 20.b1 to 20.b4 to the spectral value to be assessed 19 whose membership in a signal section is to be determined, the power contribution values G of the adjacent spectral values become 20 weighted differently. The power contribution values G of the next adjacent spectral values 20.b1 to 20.b4 are weighted by a weighting factor λ. Depending on the relative position of the respective adjacent spectral value to the spectral value to be evaluated 19 if λ is:
Um
eine Gleichstellung der Leistungsbeitragswerte G der nächst benachbarten
Spektralwerte 20.b1 bis 20.b4 zu dem Leistungsbeitragswert
des zu beurteileden Spektralwerts 19 zu verhindern, wird
die Summe der gewichteten Leistungsbeitragswerte G aller benachbarten
Spektralwerte 20.a1–20.a4 und 20b1–20b4 mit einem
Normierungsfaktor berücksichtigt,
bevor der Leistungsbeitragswert G des Spektralwerts 19 addiert
wird. Die sich so ergebende Summe aus den gewichteten Leistungsbeitragswerten
G der benachbarten Spektralwerte 20.a1–20a4 und 20.b1–20.b4 und
dem Leistungsbeitragswert G des Spektralwerts 19 ergeben zusammen
einen Beurteilungswert P ~. Dieser Beurteilungswert berechnet sich
daher zu: To equalize the power contribution values G of the next adjacent spectral values 20.b1 to 20.b4 to the power contribution value of the spectral value to be judged 19 to prevent the sum of the weighted power contribution values G of all adjacent spectral values 20.a1 - 20.a4 and 20b1 - 20B4 taken into account with a normalization factor before the power contribution value G of the spectral value 19 is added. The resulting sum of the weighted power contribution values G of the adjacent spectral values 20.a1 - 20a4 and 20.b1 - 20.b4 and the power contribution value G of the spectral value 19 together give an evaluation value P ~. This rating value is therefore calculated as:
P ~(i,
j) dient dabei der Beurteilung des zu beurteilenden Spektralwerts 19.
Um eine Entscheidung zu treffen, ob der Spektralwert 19 Bestandteil
eines Signalabschnitts ist, wird nun der Beurteilungswert P ~ mit einem
Entscheidungskriterium θ verglichen. Übersteigt
der Beurteilungswert P ~ den Wert des Entscheidungskriteriums θ, so wird
der zu beurteilende Spektralwert 19 als zu einem Signalabschnitt
gehörend
erkannt. Die Leistung für
diesen Spektralwert 19 wird dann auf den tatsächlich gemessenen
Pegelwert gesetzt. Andernfalls, also für den Fall das P ~ kleiner als θ ist, wird
der Spektralwert 19 als nicht zu einem Signalabschnitt
gehörig, infolgedessen
als Bestandteil des Rauschens, erkannt. In diesem Fall wird dem
Spektralwert 19 eine Rauschleistung PN als
Pegelwert zugeordnet. Die Rauschleistung PN kann
dabei jeweils neu berechnet werden, wobei der neuen Berechnung der
jeweils vorherige Wert für
die Rauschleistung PN zugrunde gelegt wird. Für einen
Spektralwert 19 ergibt sich somit ein Pegel P(i, j) der
entweder seinem gemessenen Pegel S(i, j) oder der Rauschleistung
PN entspricht.P ~ (i, j) serves to assess the spectral value to be evaluated 19 , To make a decision, whether the spectral value 19 Part of a signal section is now the assessment value P ~ compared with a decision criterion θ. If the judgment value P ~ exceeds the value of the decision criterion θ, the spectral value to be judged becomes 19 detected as belonging to a signal section. The power for this spectral value 19 is then set to the actually measured level value. Otherwise, so in the case that P ~ is smaller than θ, the spectral value becomes 19 as not belonging to a signal section, consequently recognized as part of the noise. In this case, the spectral value becomes 19 a noise power P N assigned as a level value. In each case, the noise power P N can be recalculated, the new calculation being based on the respective previous value for the noise power P N. For a spectral value 19 This results in a level P (i, j) which corresponds either to its measured level S (i, j) or the noise power P N.
Wird
aufgrund der Zuordnung des Spektralwerts zum Rauschen die Rauschleistung
PN neu berechnet, so wird eine neue Rauschleistung
PN in Abhängigkeit von der bisherigen
Rauschleistung PN sowie dem gemessenen Pegelwert
S(i, j) des entsprechenden zu beurteilenden Spektralwerts 19 bestimmt.
Für den
Spektralwert 19 ergibt sich somit ein Pegelwert von, wobei κ ein heuristischer Faktor zwischen
Null und Eins ist. Bei einer solchen gleitenden Berechnung der Rauschleistung
PN ist zu Beginn des Prozesses die Rauschleistung
mit einem geeigneten Wert von PN0 zu initialisieren.If, due to the assignment of the spectral value to the noise, the noise power P N is recalculated, a new noise power P N is produced as a function of the previous noise power P N and the measured level value S (i, j) of the corresponding spectral value to be evaluated 19 certainly. For the spectral value 19 this results in a level value of, where κ is a heuristic factor between zero and one. In such a sliding calculation of the noise power P N , the noise power is to be initialized with a suitable value of P N0 at the beginning of the process.
Um
tatsächlich
alle Spektralwerte, die zu einem Signalabschnitt 15.i gehören, detektieren
zu können, wird
in dem Spektrogramm nach der vorstehend beschriebenen Methode zunächst zu
einem bestimmten Zeitwert ti zeilenweise
für die
Spektralwerte deren Pegel bestimmt. Anschließend werden die Pegelwerte
für die zeitlich
benachbarten Spektralwerte bestimmt. Auf diese Weise wird das vollständige Spektrogramm
zeilenweise abgearbeitet. Jeder Spektralwert wird als zu beurteilender
Spektralwert behandelt und ein entsprechender Pegelwert ermittelt.
Wird dem zu beurteilenden Spektralwert 19 beispielsweise
sein gemessener Pegelwert S(i, j) zugeordnet, so wird zu diesem
zu beurteilenden Spektralwert 19 ein Datenbankeintrag angelegt.
In dem Datenbankeintrag sind charakteristische Parameter zu dem
zu beurteilenden Spektralwert 19 gespeichert. Diese charakteristischen
Parameter sind z. B. eine Startzeit, eine Mittenfrequenz, Emissionsenergie, usw..
Dabei werden vorzugsweise auch Informationen einer benachbarten
Zeile des Spektrogramms verwendet.To actually have all the spectral values leading to a signal section 15.I To be able to detect is in the spectrogram according to the method described above first at a certain time value t i line by line for the spectral values whose level determined. Subsequently, the level values for the temporally adjacent spectral values are determined. In this way, the complete spectrogram is processed line by line. Each spectral value is treated as a spectral value to be evaluated and a corresponding level value is determined. Will be the spectral value to be assessed 19 For example, if its measured level value S (i, j) is assigned, then this spectral value to be assessed becomes 19 created a database entry. In the database entry are characteristic parameters to the spectral value to be assessed 19 saved. These characteristic parameters are z. As a start time, a center frequency, emission energy, etc. In this case, information from an adjacent line of the spectrogram are preferably used.
In
der 5 ist ein weiterer Ausschnitt eines Spektrogramms
schematisch dargestellt. Jedes quadratische Element entspricht einem
Spektralwert mit einer Mittenfrequenz fj zu
einem Zeitpunkt ti In dem Spektrogramm sind
zwei Signalabschnitte 21 und 22 hervorgehoben
dargestellt, die jeweils mehrere Spektralwerte umfassen und sich
in zeitlicher Hinsicht überlagern.
Zunächst
wird beispielsweise zum Zeitpunkt t4 für einen ersten
Spektralwert 23 dessen Zugehörigkeit zum Rauschen bestimmt
und dementsprechend dem Pegelwert des ersten Spektralwerts 23 eine
Rauschleistung PN zugeordnet. Bei der Erkennung
bezüglich
der weiteren Spektralwerte als Bestandteil eines Signalabschnitts
oder des Rauschens wird für
den entsprechenden Frequenzwert fj für den nachfolgenden
Zeitpunkt t5 der Pegelwert P(i, j) für den Spektralwert 24 nach
oben beschriebener Methode berechnet. Dieser Pegelwert des Spektralwerts 24 wird
dann mit dem Pegelwert des ersten Spektralwerts 23 verglichen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
war dem zweiten Pegelwert 24 aufgrund der Berechnung seines
Beurteilungswertes P ~ und dem anschließenden Vergleich mit dem Entscheidungskriterium θ sein Signalpegel
S(i, j) als Pegelwert P zugeordnet worden. Dagegen war dem ersten
Spektralwert 23 die Rauschleistung PN als
Pegelwert zugeordnet worden. Aufgrund des Vergleichs der zugeordneten
Pegelwerte des ersten Spektralwerts 23 und des zweiten
Spektralwerts 24 ergibt sich daraus, dass zum Zeitpunkt
t5 ein neuer Signalabschnitt 21 beginnt.In the 5 is another section of a spectrogram shown schematically. Each quadratic element corresponds to a spectral value with a center frequency f j at a time t i. In the spectrogram, there are two signal sections 21 and 22 highlighted, each comprising multiple spectral values and superimposed in terms of time. First, for example, at the time t 4 for a first spectral value 23 its membership in the noise determines and, accordingly, the level value of the first spectral value 23 a noise power P N assigned. When detecting with respect to the further spectral values as part of a signal section or the noise, the level value P (i, j) for the spectral value is determined for the corresponding frequency value f j for the subsequent time t 5 24 calculated according to the method described above. This level value of the spectral value 24 then becomes the level value of the first spectral value 23 compared. In the illustrated embodiment, the second level value was 24 due to the calculation of its evaluation value P ~ and the subsequent comparison with the decision criterion θ its signal level S (i, j) has been assigned as level value P. In contrast, the first spectral value was 23 the noise power P N has been assigned as a level value. Due to the comparison of the assigned level values of the first spectral value 23 and the second spectral value 24 results from the fact that at time t 5, a new signal section 21 starts.
In
entsprechender Weise können
z. B. ein dritter Spektralwert 25 und ein vierter Spektralwert 26 miteinander
verglichen werden. Während
zunächst
für den
dritten Spektralwert 25 zum Zeitpunkt t6 bei
der Mittenfrequenz fj bereits erkannt wurde,
dass er Bestandteil eines Signalabschnitts 21 ist, wird
bei der Berechnung der nächsten
Zeile zu dem benachbarten Zeitpunkt t7 ermittelt,
dass auch der vierte Spektralwert 26 derselben Mittenfrequenz
fj Bestandteil des Signals ist. Die zuvor
bereits abgelegten Daten in der Datenbank für diesen Signalabschnitt werden
dann unter Berücksichtigung
des zusätzlich
dem Signalabschnitt 21 zuzuordnenden vierten Spektralwerts 26 aktualisiert.In a corresponding manner, for. B. a third spectral value 25 and a fourth spectral value 26 compared with each other. While initially for the third spectral value 25 at the time t 6 at the center frequency f j has already been recognized that it is part of a signal section 21 is, in the calculation of the next line at the adjacent time t 7 is determined that the fourth spectral value 26 the same center frequency f j is part of the signal. The previously stored data in the database for this signal section are then taken into account in addition to the signal section 21 to be assigned fourth spectral value 26 updated.
Bei
der Berechnung der nächsten
Zeile des nächsten
diskreten Zeitwerts t8 wird für den entsprechenden
Spektralwert 27 bei der Frequenz fj erkannt,
dass dieser fünfte
Spektralwert 27 nicht mehr zu dem Signalabschnitt 21 gehört. Dem
fünften
Spektralwert 27 wird lediglich eine Rauschleistung PN zugeordnet. Gleichzeitig wird durch Vergleich
des fünften
Spektralwerts 27 mit dem vierten Spektralwert 26 erkannt,
dass der Signalabschnitt 21 als letzten Spektralwert den
fünften
Spektralwert 26 enthält. Der
Datenbankeintrag, der zu dem Signalabschnitt 21 gehört, wird
daraufhin eine letztes Mal aktualisiert und der weiteren Auswertung
zugeführt.In the calculation of the next line of the next discrete time value t 8 is for the corresponding spectral value 27 at the frequency f j detected that this fifth spectral value 27 no longer to the signal section 21 belongs. The fifth spectral value 27 only one noise power P N is assigned. At the same time, by comparing the fifth spectral value 27 with the fourth spectral value 26 recognized that the signal section 21 as last spectral value the fifth spectral value 26 contains. The database entry associated with the signal section 21 is then updated one last time and fed to the further evaluation.
Während der
Berechnung werden der Bewertungsparameter γ und das Entscheidungskriterium θ fortlaufend
korrigiert. Hierzu wird zunächst
ein erstes Rechteck 28 und ein zweites Rechteck 29 in
dem Spektrogramm festgelegt. Dabei ist das zweite Rechteck 29 kleiner
als das erste Rechteck 28. Das erste Rechteck 28 wird
durch die Punkt A, B, C und D in dem Spektrogramm definiert. Das
zweite Rechteck 29 wird durch die Eckpunkte A', B', C' und D' festgelegt. Das
zweite Rechteck 29 ist dabei so gewählt, dass es vollständig die Spektralwerte 24 bis 26 enthält, die
den Signalabschnitt 21 definieren. Anschließend wird
eine erste Anzahl F1 berechnet, die angibt,
wieviele Spektralwerte innerhalb des ersten Rechtecks 28 und
außerhalb
des zweiten, kleineren Rechtecks 29 als Bestandteil eines
Signalabschnitts erkannt wurden, obwohl diese dem Rauschteppich
des Spektrogramms zuzurechnen sind.During the calculation, the evaluation parameter γ and the decision criterion θ are continuously corrected. For this purpose, first a first rectangle 28 and a second rectangle 29 specified in the spectrogram. Here is the second rectangle 29 smaller than the first rectangle 28 , The first rectangle 28 is defined by the points A, B, C and D in the spectrogram. The second rectangle 29 is defined by vertices A ', B', C 'and D'. The second rectangle 29 is chosen so that it is completely the spectral values 24 to 26 contains the signal section 21 define. Subsequently, a first number F 1 is calculated, which indicates how many spectral values within the first rectangle 28 and outside the second, smaller rectangle 29 were recognized as part of a signal section, although these are attributable to the noise floor of the spectrogram.
Dieser
Wert ist abhängig
von der Wahl des Bewertungsparameters γ, der zwischen 0 und 1 liegt,
und der Wahl des Entscheidungskriteriums θ. Weiterhin wird eine zweite
Anzahl F2 berechnet, die angibt, wieviele Spektralwerte
innerhalb des zweiten Bereichs 29 als Rauschwerte angenommen
wurden. Die Summe der beiden Anzahlen F1 und
F2 bildet eine Funktion F, von dem Bewertungsparameter γ und dem
Entscheidungskriterium θ abhängt. Die
Korrektur des Bewertungsparameters γ erfolgt um den WertDie Änderung des Entscheidungskriteriums θ erfolgt
dementsprechend um den WertDie Änderung des Bewertungsparameters γ bzw. des
Entscheidungskriteriums θ erfolgt
damit abhängig
von der Änderung
des Erkennungsergebnisses bei einer Variation γ bzw. θ.This value depends on the choice of the evaluation parameter γ, which lies between 0 and 1, and the choice of the decision criterion θ. Furthermore, a second number F 2 is calculated, which indicates how many spectral values within the second range 29 were assumed to be noise values. The sum of the two numbers F 1 and F 2 forms a function F on which the evaluation parameter γ and the decision criterion θ depend. The correction of the evaluation parameter γ takes place by the value The change of the decision criterion θ accordingly takes place by the value The change of the evaluation parameter γ or of the decision criterion θ thus takes place as a function of the change of the recognition result in the case of a variation γ or θ.
Der
Ablauf des Verfahrens wird anhand 6 noch einmal
erläutert.
Zunächst
wird eine erste Schleife in Verfahrenschritt 30 gestartet.
Danach werden für
alle Zeilen eines Spekrogramms, also alle Zeitwerte t1 die nachfolgenden
Verfahrensschritte durchgeführt.
In Schritt 31 wird innerhalb der ersten Schleife des Schritts 30 eine
zweite Schleife gestartet, die die nachfolgenden Verfahrensschritte
für alle
diskreten Frequenzwerte also alle Spektralwerte einer Zeile durchführt. Jeder
diskrete Frequenzwert fi eines Zeitwerts
ti entspricht dabei einem sogenannten FFT-Bin.
Vor der eigentlichen Berechnung werden zunächst im Schritt 32 die
Startwerte zurückgesetzt.
Dabei wird auch ein sogenanntes Signal-Flag zurückgesetzt, mit dem gekennzeichnet
ist, ob bereits ein Datenbankeintrag vorhanden ist. Für einen
bestimmten Spektralwert wird, so wie es in der 4 ausführlich erläutert wurde,
dessen Beurteilungswert P ~ berechnet und anschließend der Beurteilungswert P ~ mit einem
Entscheidungskriterium θ verglichen.
In Abhängigkeit
von dem Ergebnis dieses Vergleichs wird dem Spektralwert eine Leistung
P zugeordnet, die entweder seiner gemessenen Leistung oder aber
der Rauschleitung PN entspricht. Diese Berechnung
erfolgt in Schritt 33.The procedure is based on 6 explained again. First, a first loop in process step 30 started. After that, a Spekrogramms for all rows, so all values t 1 performed the following steps. In step 31 will be within the first loop of the step 30 started a second loop, which performs the following process steps for all discrete frequency values, ie all spectral values of a line. Each discrete frequency value f i of a time value t i corresponds to a so-called FFT bin. Before the actual calculation, first in step 32 reset the starting values. In this case, a so-called signal flag is reset, which indicates whether a database entry already exists. For a certain spectral value, as it is in the 4 has been explained in detail, the evaluation value P ~ calculated and then the judgment value P ~ compared with a decision criterion θ. Depending on the result of this comparison, the spectral value is assigned a power P which corresponds either to its measured power or to the noise line P N. This calculation is done in step 33 ,
Für jede einem
Spektralwert zugeordnete Leistung erfolgt anschließend eine
Abfrage, ob die zugeordnete Leistung die Rauschleistung PN überschreitet.
Diese Abfrage wird in Schritt 34 durchgeführt. Ist
das Ergebnis positiv, übersteigt
also die Leistung eines bestimmten Spektralwerts die Rauschleistung
PN, so erfolgt in Schritt 35 eine
weitere Abfrage. In Schritt 35 wird überprüft, ob bezüglich dieses diskreten Frequenzwerts bereits
ein ”Signal-Flag” gesetzt
ist. Ein Signal-Flag ist dann gesetzt, wenn in der zuvor berechneten
Zeile also zu einem vorausgegangenen Zeitpunkt ti-1 bei
dem FFT-Bin mit der selben Mittenfrequenz f0,
dessen Zugehörigkeit
zu einem Signalabschnitt erkannt wurde. War dagegen in der zuvor
berechneten Zeile des Spektrogramms bei der entsprechenden Frequenz
lediglich eine Rauschleitung PN zu erkennen,
so ist noch kein Signal-Flag gesetzt und die entsprechende Antwort
auf die Abfrage ist ”NEIN”. Aufgrund
der in der vorausgegangenen Zeile zugeordneten Rauschleistung PN und der in der aktuellen Zeile festgestellten
der Zugehörigkeit des
Spektralwerts zu einem Signalabschnitt wird so der Anfang eines
Signalabschnitts erkannt und dementsprechend in Schritt 36 bezüglich dieses
Frequenzwerts ein Signal-Flag gesetzt und ein neuer Eintrag in der Datenbank 10 erzeugt.For each power associated with a spectral value, a query then ensues as to whether the allocated power exceeds the noise power P N. This query will be in step 34 carried out. If the result is positive, that is to say that the power of a specific spectral value exceeds the noise power P N , this is done in step 35 another query. In step 35 it is checked whether a "signal flag" is already set with regard to this discrete frequency value. A signal flag is set if in the previously calculated line so to a previous time t i-1 in the FFT bin with the same center frequency f 0, which membership has been detected in a signal portion. If, on the other hand, only one noise line P N was to be recognized in the previously calculated line of the spectrogram at the corresponding frequency, then no signal flag has yet been set and the corresponding answer to the query is "NO". On the basis of the noise power P N assigned in the preceding line and the fact that the spectral value is associated with a signal section in the current line, the start of a signal section is thus detected and, accordingly, in step 36 with respect to this frequency value set a signal flag and a new entry in the database 10 generated.
Die
Behandlung eines bestimmten zu beurteilenden Spektralwerts ist danach
abgeschlossen und es wird innerhalb der ersten Schleife zu dem benachbarten
Spektralwert, vorzugsweise der nächst
höheren
Frequenz fi+1 gewechselt. Diese innere Schleife
ist in der 6 mit dem Bezugszeichen 37 und
dem weiteren Verlauf mit dem ersten Zweig 37.1 dargestellt.
Die Verfahrensschritte 32 bis 34 werden dabei
innerhalb der ersten Schleife für
jeweils den nächst
höheren
Frequenzwert erneut durchgeführt.Thereafter, the treatment of a particular spectral value to be evaluated is completed and, within the first loop, it is switched to the adjacent spectral value, preferably the next higher frequency f i + 1 . This inner loop is in the 6 with the reference number 37 and the further course with the first branch 37.1 shown. The process steps 32 to 34 are performed again within the first loop for each of the next higher frequency value.
Wird
bei der Erkennung eines zu beurteilenden Spektralwertes als Bestandteil
eines Signalabschnitts bzw. der Rauschleistung PN dessen
Zugehörigkeit
zum Rauschen erkannt, so ist die Antwort auf die Abfrage in Schritt 34 ”NEIN”. In Schritt 38 wird
daraufhin ebenfalls abgefragt, ob zu der entsprechenden Frequenz
ein Signal-Flag gesetzt ist. War in der zuvor berechneten Zeile
des Spektrogramms zu dem entsprechenden Frequenzwert ein Spektralwert
als zu einem Signalabschnitt gehörend
erkannt worden und damit ein Signal-Flag gesetzt, so wird aus der
Zugehörigkeit
des aktuell berechneten Spektralwerts zum Rauschen erkannt, dass der
entsprechende Signalabschnitt zu diesem Zeitpunkt zu Ende ist. Der
Vergleich zwischen einem Spektralwert zu einer Frequenz und dem
entsprechenden Spektralwert zu derselben Frequenz zu einem zeitlich
benachbarten Zeitpunkt ti+1 Spektrogramms
erfolgt jeweils durch die Berücksichtigung
des Signal-Flags. War also ein Signal- Flag gesetzt und der aktuelle Spektralwert
ist als zum Rauschen gehörend
erkannt worden, so wird die Abfrage in Schritt 38 mit ”JA” beantwortet.
Der Signalabschnitt ist dementsprechend beendet und der zugeordnete
Datenbankeintrag wird der weiteren Auswertung zugeführt (Schritt 39).
Nach dem Erkennen des Endes und der Zuführung des Datenbankeintrags
der weiteren Auswertung wird in Schritt 40 der Datenbankeintrag
gelöscht.If recognition of a spectral value to be evaluated is recognized as part of a signal section or the noise power P N of its membership in the noise, then the answer to the query in step 34 "NO". In step 38 is then also queried whether a signal flag is set to the corresponding frequency. Was in the previously calculated line of the spectrogram to the corresponding frequency value, a spectral value has been recognized as belonging to a signal section and thus set a signal flag, it is recognized from the membership of the currently calculated spectral value to the noise that the corresponding signal section at this time End is. The comparison between a spectral value to a frequency and the corresponding spectral value to the same frequency at a temporally adjacent time t i + 1 spectrogram takes place in each case by the consideration of the signal flag. So if a signal flag was set and the current spectral value was detected as belonging to the noise, the query in step 38 answered with "YES". The signal section is terminated accordingly and the associated database entry is sent for further evaluation (step 39 ). After recognizing the end and the supply of the database entry of the further evaluation is in step 40 the database entry deleted.
Durch
den Vergleich des Erkennungsergebnisses eines Spektralwerts mit
dem Erkennungsergebnis des zeitlich benachbarten entsprechenden
Spektralwerts können
damit über
das ”Signal-Flag” ein Anfang
bzw. ein Ende eines Signalabschnitts erkannt werden. Weiterhin ist
auch das Andauern eines Signalabschnitts zu erkennen. Wird zu einem
bestimmten Spektralwert in Schritt 34 festgestellt, dass
dieser Spektralwert zu einem Signalabschnitt gehört und weiterhin über die
Abfrage in Schritt 35 erkannt, dass bereits ein Signal-Flag
gesetzt ist, so werden die entsprechenden Einträge in der Datenbank unter Berücksichtigung
der Information aus dem entsprechenden neuen Spektralwert aktualisiert.
In der Datenbank werden jeweils nur die in Schritt 41 aktualisierten
Werte gespeichert. Nachdem die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte
für die
einzelnen diskreten Frequenzwerte fi einer
Zeile des Spektrogramms durchgeführt
wurden, wird der Schleife 37 und ihrem Zweig 37.2 entsprechend
die nächste
Zeile des Spektrogramms in entsprechender Weise berechnet. Damit
wird zeilenweise das vollständige
Spektrogramm abgearbeitet.By comparing the recognition result of a spectral value with the recognition result of the temporally adjacent corresponding spectral value, a start or an end of a signal section can thus be detected via the "signal flag". Furthermore, the duration of a signal section can be seen. Becomes a specific spectral value in step 34 determined that this spectral value belongs to a signal section and continues via the query in step 35 If a signal flag has already been set, the corresponding entries in the database are updated taking the information from the corresponding new spectral value into consideration. In the database, only the ones in step 41 saved updated values. After the above-described method steps for the individual discrete frequency values f.sub.i of one line of the spectrogram have been carried out, the loop becomes 37 and her branch 37.2 The next line of the spectrogram is calculated accordingly. This completes line by line the complete spectrogram.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern
umfasst vielmehr auch beliebige Kombinationen der einzelnen beschriebenen
Merkmale.The
inventive method
is not limited to the illustrated embodiment, but
rather, also includes any combinations of the individual described
Characteristics.
