DE102017129168A1 - Spectrum classification method, classification method and receiving device - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zur Spektrumklassifizierung von elektromagnetischen Signalen wird vorgeschlagen. Zunächst werden elektromagnetische Signale empfangen. Ein Spektrum (F) der elektromagnetischen Signale wird bestimmt und das Spektrum (F) wird mittels eines künstlichen neuronalen Netzes verarbeitet. Dabei wird zumindest ein Teilabschnitt des Spektrums (F) mittels des künstlichen neuronalen Netzes wenigstens vorläufig klassifiziert, um ein elektromagnetisches Signal und/oder ein Ereignis im Spektrum (F) zumindest vorläufig zu klassifizieren. Ferner werden ein Verfahren zur Klassifizierung von elektromagnetischen Signalen sowie eine Empfangsvorrichtung (10) für elektromagnetische Signale vorgestellt.A method for spectrum classification of electromagnetic signals is proposed. First, electromagnetic signals are received. A spectrum (F) of the electromagnetic signals is determined and the spectrum (F) is processed by means of an artificial neural network. In this case, at least a partial section of the spectrum (F) is at least provisionally classified by means of the artificial neural network in order to at least provisionally classify an electromagnetic signal and / or an event in the spectrum (F). Furthermore, a method for the classification of electromagnetic signals as well as a receiving device (10) for electromagnetic signals are presented.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spektrumklassifizierung von elektromagnetischen Signalen, ein Verfahren zur Klassifizierung von elektromagnetischen Signalen sowie eine Empfangsvorrichtung für elektromagnetische Signale.The invention relates to a method for spectrum classification of electromagnetic signals, a method for the classification of electromagnetic signals and a receiving device for electromagnetic signals.
Verschiedene Verfahren zur Klassifizierung von elektromagnetischen Signalen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise in Empfangsgeräten für elektromagnetische Wellen eingesetzt, um unter anderem die Modulationsart der entsprechenden elektromagnetischen Signale zu bestimmen. Dazu werden meist von einem geschulten, menschlichen Operator (Bediener) bestimmte Merkmale aus einem Spektrum von elektromagnetischen Signalen extrahiert, indem er diese visuell erfasst. Diese Merkmale können dann anhand ihrer IQ-Daten („in-phase“ und „quadrature“-Daten, also Daten über Amplitude und Phase der elektromagnetischen Signale) maschinell klassifiziert werden, beispielsweise mittels sogenannter Entscheidungsbäume (decision trees) und/oder Entscheidungswälder (random forests). Der geschulte Operator ist dabei erforderlich, um die Daten zu extrahieren, die für die entsprechenden Algorithmen benötigt werden, um diese anzulernen.Various methods of classifying electromagnetic signals are known in the art and are used, for example, in electromagnetic wave receivers to determine, among other things, the modulation type of the corresponding electromagnetic signals. For this purpose, a trained human operator (operator) usually extracts certain features from a spectrum of electromagnetic signals by visually detecting them. These features can then be classified by their IQ data ("in-phase" and "quadrature" data, ie data on the amplitude and phase of the electromagnetic signals), for example by means of so-called decision trees and / or decision forests (random forests). The trained operator is required to extract the data needed for the appropriate algorithms to teach them.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Automatisierungsgrad bei einem Verfahren zur Spektrumklassifizierung von elektromagnetischen Signalen, einem Verfahren zur Klassifizierung von elektromagnetischen Signalen sowie einer Empfangsvorrichtung für elektromagnetische Signale zu erhöhen.The object of the invention is to increase the degree of automation in a method for spectrum classification of electromagnetic signals, a method for the classification of electromagnetic signals and a receiving device for electromagnetic signals.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Spektrumklassifizierung von elektromagnetischen Signalen, mit den folgenden Schritten: elektromagnetische Signale werden empfangen; ein Spektrum der elektromagnetischen Signale wird bestimmt; und das Spektrum wird mittels eines künstlichen neuronalen Netzes verarbeitet. Dabei wird zumindest ein Teilabschnitt des Spektrums mittels des künstlichen neuronalen Netzes wenigstens vorläufig klassifiziert, um ein elektromagnetisches Signal und/oder ein Ereignis im Spektrum zumindest vorläufig zu klassifizieren. Insbesondere wird das Spektrum und damit das elektromagnetisches Signal und/oder ein Ereignis im Spektrum mittels des künstlichen neuonalen Netzes abschließend klassifiziert. Bei dem Spektrum handelt es sich beispielsweise um eine Fourier-Transformierte, eine spektrale Energiedichte oder ein Wirkleistungsspektrum der empfangenen elektromagnetischen Signale. Die (vorläufige) Spektrumklassifizierung des Teilabschnitts des Spektrums erfolgt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mittels des künstlichen neuronalen Netzes vollautomatisch, also ohne menschlichen Operator. Der menschliche Operator ist nicht mehr notwendig, da die künstlichen neuronalen Netze selbstständig lernen können, das Spektrum (vorläufig) zu klassifizieren. Die Verarbeitung des Spektrums erfolgt mittels der künstlichen neuronalen Netze besonders schnell und kann dementsprechend in Echtzeit erfolgen. Zudem ist die Spektrumklassifizierung mittels der künstlichen neuronalen Netze auch bei einem schlechten Signal-Rausch-Verhältnis zuverlässig. Bei dem künstlichen neuronalen Netz kann es sich um ein bereits bekanntes künstliches neuronales Netz (beispielsweise AlexNet, VGG, ResNet oder GoogLeNet) oder um ein speziell für diesen Zweck angepasstes künstliches neuronales Netz handeln.The object is achieved by a method for spectrum classification of electromagnetic signals, comprising the following steps: electromagnetic signals are received; a spectrum of the electromagnetic signals is determined; and the spectrum is processed by means of an artificial neural network. In this case, at least a subsection of the spectrum is at least provisionally classified by means of the artificial neural network in order to at least provisionally classify an electromagnetic signal and / or an event in the spectrum. In particular, the spectrum and thus the electromagnetic signal and / or an event in the spectrum is finally classified by means of the artificial neural network. The spectrum is, for example, a Fourier transform, a spectral energy density or an active power spectrum of the received electromagnetic signals. The (preliminary) spectrum classification of the subsection of the spectrum is carried out fully automatically in accordance with the method according to the invention by means of the artificial neural network, ie without a human operator. The human operator is no longer necessary because the artificial neural networks can independently learn to classify the spectrum (tentatively). The processing of the spectrum by means of the artificial neural networks is particularly fast and can therefore be done in real time. In addition, the spectrum classification by means of the artificial neural networks is reliable even with a poor signal-to-noise ratio. The artificial neural network may be an already known artificial neural network (eg AlexNet, VGG, ResNet or GoogLeNet) or an artificial neural network specially adapted for this purpose.
Das neuronale Netz wird demnach eingesetzt, um die visuellen Fähigkeiten eines Menschen technisch abzubilden und entsprechend zu ersetzen, sodass die Vorklassifizierung automatisch abläuft. Insofern wird über das neuronale Netz beispielsweise eine Bildverarbeitung des aus den empfangenen elektromagnetischen Signalen bestimmten Spektrums bereitgestellt.Accordingly, the neural network is used to technically map and replace a person's visual capabilities so that pre-classification automatically takes place. In this respect, an image processing of the spectrum determined from the received electromagnetic signals is provided via the neural network, for example.
Die Vorklassifizierung, die mittels des neuronalen Netzes erfolgt, extrahiert demnach die Daten bzw. Merkmale aus dem bestimmten Spektrum, die anschließend zur Klassifizierung in bekannter Weise weiterverarbeitet werden, beispielsweise ebenfalls mittels neuronaler Netze.The preclassification, which takes place by means of the neural network, accordingly extracts the data or features from the specific spectrum, which are subsequently further processed for classification in a known manner, for example likewise by means of neural networks.
Unter den Signalen und/oder Ereignissen, die vorläufig klassifiziert werden, sind unter anderem Chirp-Signale zu verstehen, die im Spektrum auftreten.Among the signals and / or events that are tentatively classified are, inter alia, chirp signals that occur in the spectrum.
Ferner ist es generell möglich, mit dem Verfahren ein sogenanntes Autoencoding durchzuführen, da sich die relevanten Daten bzw. die wesentlichen Merkmale in automatisierter Weise aus dem Spektrum extrahieren lassen.Furthermore, it is generally possible to perform so-called auto-coding with the method, since the relevant data or the essential features can be extracted from the spectrum in an automated manner.
Ein Aspekt sieht vor, dass ein zeitlicher Verlauf des Spektrums bestimmt wird. Ein solcher zeitlicher Verlauf des Spektrums wird auch als Wasserfallspektrum bezeichnet. Ferner kann der zeitliche Verlauf als eine sogenannte Heatmap dargestellt werden. Unter einem Spektrum ist im Folgenden sowohl eine Momentaufnahme des Spektrums als auch sein zeitlicher Verlauf, beispielsweise in Form eines Wasserfallspektrums, zu verstehen. Insbesondere wird das Wasserfallspektrum mittels des künstlichen neuronalen Netzes in gewissen Zeitabständen, vorzugsweise kontinuierlich, verarbeitet und wenigstens vorläufig klassifiziert. Dadurch kann die Qualität der Klassifizierung verbessert und/oder eine Veränderung des Spektrums detektiert werden.One aspect provides that a temporal course of the spectrum is determined. Such a temporal course of the spectrum is also called a waterfall spectrum. Furthermore, the time course can be represented as a so-called heat map. In the following, a spectrum is to be understood as meaning both a snapshot of the spectrum and its time course, for example in the form of a waterfall spectrum. In particular, the waterfall spectrum is processed by the artificial neural network at certain time intervals, preferably continuously, and at least provisionally classified. As a result, the quality of the classification can be improved and / or a change in the spectrum can be detected.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird das Spektrum hinsichtlich einer Modulation der Signale zumindest vorläufig klassifiziert. Insbesondere wird das Spektrum hinsichtlich der Modulation der Signale abschließend klassifiziert. Anders ausgedrückt wird mittels des künstlichen neuronalen Netzes vollautomatisch die Modulationsart der empfangenen elektromagnetischen Signale erkannt. Mit der bekannten Modulationsart können die Signale dann nachfolgend entsprechend für eine weitere Verarbeitung demoduliert werden.According to another aspect, the spectrum is in terms of a modulation of the signals at least provisionally classified. In particular, the spectrum is finally classified with regard to the modulation of the signals. In other words, the modulation type of the received electromagnetic signals is automatically detected by means of the artificial neural network. With the known modulation type, the signals can then be subsequently demodulated accordingly for further processing.
Generell ist es demnach möglich, dass das aus den elektromagnetischen Signalen bestimmte Spektrum mittels des künstlichen neuronalen Netzes vollständig klassifiziert wird, also ohne zwischengeschaltete Ermittlung der I/Q-Daten. Der Automatisierungsgrad erhöht sich hierdurch entsprechend.In general, it is therefore possible for the spectrum determined from the electromagnetic signals to be completely classified by means of the artificial neural network, that is to say without intermediately determining the I / Q data. The degree of automation increases accordingly.
Vorzugsweise werden zur Klassifizierung des Spektrums charakteristische Verläufe im Spektrum erkannt, insbesondere wobei eine Breite des charakteristischen Verlaufs bestimmt wird. Zu diesem Zweck können bestimmte Formen und/oder Ereignisse im Spektrum mittels des künstlichen neuronalen Netzes erkannt werden. Anders ausgedrückt kann mittels des künstlichen neuronalen Netzes eine Bildverarbeitung des Spektrums durchgeführt werden, um die charakteristischen Verläufe zu erkennen und zu identifizieren. Mittels des künstlichen neuronalen Netzes lässt sich die Bildverarbeitung vollautomatisch und zeitlich effizient durchführen, insbesondere in Echtzeit.Preferably, characteristic gradients in the spectrum are recognized for classifying the spectrum, in particular wherein a width of the characteristic profile is determined. For this purpose, certain forms and / or events in the spectrum can be detected by means of the artificial neural network. In other words, by means of the artificial neural network, image processing of the spectrum can be performed in order to recognize and identify the characteristic progressions. By means of the artificial neural network, image processing can be carried out fully automatically and efficiently over time, in particular in real time.
Das Spektrum, insbesondere ein Teilabschnitt des Spektrums, kann im Allgemeinen basierend auf einer spektralen Energiedichte zumindest vorläufig klassifiziert werden.The spectrum, in particular a subsection of the spectrum, can generally be classified at least provisionally based on a spectral energy density.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Spektrum mittels eines Convolutional Neural Networks (CNN) verarbeitet. Diese künstlichen neuronalen Netze eignen sich besonders gut für eine Bildverarbeitung des Spektrums und liefern auch bei schlechtem Signal-Rausch-Verhältnis eine zuverlässige (vorläufige) Klassifizierung des Spektrums. Zudem benötigen die Convolutional Neural Networks weniger Parameter, weswegen der Rechenaufwand reduziert und die Auflösung des Spektrums verbessert ist.In one embodiment of the invention, the spectrum is processed by means of a convolutional neural network (CNN). These artificial neural networks are particularly well suited for image processing of the spectrum and provide a reliable (preliminary) classification of the spectrum even with a poor signal-to-noise ratio. In addition, the Convolutional Neural Networks require fewer parameters, so the computational effort is reduced and the resolution of the spectrum is improved.
Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass mittels des Convolutional Neural Networks eine Position eines charakteristischen Verlaufs innerhalb des Spektrums bestimmt wird. Bei dem Convolutional Neural Network kann es sich dementsprechend um ein (fast/faster) Regional Convolutional Neural Network (RCNN) oder um ein sogenanntes YOLO Convolutional Neural Network handeln. Wird zusätzlich eine Breite des charakteristischen Verlaufs bestimmt, so kann das entsprechende Merkmal oder Ereignis vollautomatisch zur weiteren Verarbeitung aus dem Spektrum ausgeschnitten werden, beispielsweise für eine genauere Klassifizierung. Speziell das YOLO Convolutional Neural Network hat den Vorteil, dass es wegen seiner Recheneffizienz besonders gut für eine schnelle Bildverarbeitung geeignet ist, insbesondere für eine Bildverarbeitung in Echtzeit.In another aspect, the Convolutional Neural Network determines a position of a characteristic curve within the spectrum. Accordingly, the Convolutional Neural Network can be a (fast / faster) Regional Convolutional Neural Network (RCNN) or a so-called YOLO Convolutional Neural Network. In addition, if a width of the characteristic curve is determined, then the corresponding feature or event can be cut out of the spectrum for further processing fully automatically, for example for a more accurate classification. Especially the YOLO Convolutional Neural Network has the advantage that, due to its computing efficiency, it is particularly well suited for fast image processing, especially for real-time image processing.
Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Klassifizierung von elektromagnetischen Signalen, mit den folgenden Schritten: elektromagnetische Signale werden mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Spektrumklassifizierung empfangen und vorklassifiziert; IQ-Daten („in-phase“ und „quadrature“-Daten, also Daten über Amplitude und Phase der elektromagnetischen Signale) des vorläufig klassifizierten Teilabschnitts des Spektrums werden bestimmt und verarbeitet; und zumindest der Teilabschnitt des Spektrums wird anhand der verarbeiteten IQ-Daten klassifiziert, insbesondere hinsichtlich der Modulation des Signals. Erfindungsgemäß erfolgt die vorläufige Spektrumklassifizierung mittels des künstlichen neuronalen Netzes, wie oben beschrieben, besonders schnell und effizient, insbesondere in automatisierter Weise. In diesem Schritt werden relevante Teilabschnitte des Spektrums vollautomatisch identifiziert, die anschließend einer genaueren Klassifizierung anhand der IQ-Daten des jeweiligen Teilabschnitts zugeführt werden, was ebenfalls automatisch geschehen kann. Dadurch kann die Qualität der Klassifizierung nochmals verbessert werden.The object is further achieved according to the invention by a method for the classification of electromagnetic signals, comprising the following steps: electromagnetic signals are received and pre-classified by means of a method according to the invention for spectrum classification; IQ data ("in-phase" and "quadrature" data, ie data on the amplitude and phase of the electromagnetic signals) of the provisionally classified subsection of the spectrum are determined and processed; and at least the subsection of the spectrum is classified on the basis of the processed IQ data, in particular with regard to the modulation of the signal. According to the invention, the preliminary spectrum classification by means of the artificial neural network, as described above, takes place particularly quickly and efficiently, in particular in an automated manner. In this step, relevant subsections of the spectrum are identified fully automatically, which are then fed to a more accurate classification on the basis of the IQ data of the respective subsection, which can also be done automatically. This can further improve the quality of the classification.
Vorzugsweise werden die IQ-Daten mittels eines künstlichen neuronalen Netzes verarbeitet, insbesondere mittels eines Convolutional Neural Networks. Die Klassifizierung des Teilabschnitts des Spektrums erfolgt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mittels des künstlichen neuronalen Netzes vollautomatisch, wobei die künstlichen neuronalen Netze selbstständig lernen können, die Teilabschnitte zu klassifizieren. Die Verarbeitung der IQ-Daten erfolgt mittels der künstlichen neuronalen Netze besonders schnell und kann dementsprechend in Echtzeit erfolgen. Die Verarbeitung der IQ-Daten mittels des künstlichen neuronalen Netzes liefert auch bei schlechtem Signal-Rausch-Verhältnis eine zuverlässige Klassifizierung des Spektrums. Alternativ oder zusätzlich können die IQ-Daten auch mittels Entscheidungsbäumen und/oder Entscheidungswäldern verarbeitet werden.Preferably, the IQ data is processed by means of an artificial neural network, in particular by means of a convolutional neural network. The classification of the subsection of the spectrum is carried out fully automatically according to the inventive method by means of the artificial neural network, wherein the artificial neural networks can learn independently to classify the subsections. The processing of the IQ data by means of the artificial neural networks particularly fast and can therefore be done in real time. The processing of the IQ data by means of the artificial neural network provides a reliable classification of the spectrum even with a poor signal-to-noise ratio. Alternatively or additionally, the IQ data can also be processed by means of decision trees and / or decision forests.
Die Aufgabe wird außerdem erfindungsgemäß gelöst durch eine Empfangsvorrichtung für elektromagnetische Signale mit einer Empfängereinheit und einer Signalverarbeitungseinheit, wobei die Empfängereinheit dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Signale zu empfangen und an die Signalverarbeitungseinheit zu übertragen, und wobei die Signalverarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, ein Spektrum der elektromagnetischen Signale zu bestimmen und mittels eines künstlichen neuronalen Netzes wenigstens einen Teilabschnitt des Spektrums zumindest vorläufig zu klassifizieren, um ein elektromagnetisches Signal und/oder ein Ereignis im Spektrum zumindest vorläufig klassifizieren. Insbesondere ist die Empfangsvorrichtung dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Spektrumklassifizierung und/oder zur Klassifizierung von elektromagnetischen Signalen durchzuführen. Bezüglich der Vorteile wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen.The object is also achieved according to the invention by a receiving device for electromagnetic signals with a receiver unit and a signal processing unit, wherein the receiver unit is adapted to receive electromagnetic signals and transmit to the signal processing unit, and wherein the signal processing unit is adapted to a spectrum of the electromagnetic signals to determine and at least provisionally classify by means of an artificial neural network at least a portion of the spectrum to at least provisionally classify an electromagnetic signal and / or an event in the spectrum. In particular, the receiving device is adapted to carry out a method according to the invention for the spectrum classification and / or for the classification of electromagnetic signals. With regard to the advantages, reference is made to the above explanations.
Ein Aspekt sieht vor, dass die Signalverarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, eine Bildverarbeitung des Signals durchzuführen, um das Spektrum zumindest vorläufig zu klassifizieren. Die Signalverarbeitungseinheit ist also insbesondere dazu ausgebildet, eine Bildverarbeitung des Signals mittels eines künstlichen neuronalen Netzes durchzuführen, vorzugsweise mittels eines Convolutional Neural Networks, weiter bevorzugt mittels eines (fast/faster) Regional Convolutional Neuronal Networks oder eines YOLO Convolutional Neural Networks. Die Bildverarbeitung mittels solcher künstlicher neuronaler Netze erfolgt vollautomatisch, also ohne einen menschlichen Operator, und besonders schnell und zuverlässig. Speziell das YOLO Convolutional Neural Network hat den Vorteil, dass es besonders für eine schnelle Bildverarbeitung geeignet ist, insbesondere für eine Bildverarbeitung in Echtzeit.One aspect provides that the signal processing unit is set up to perform an image processing of the signal in order to at least provisionally classify the spectrum. The signal processing unit is thus in particular designed to perform image processing of the signal by means of an artificial neural network, preferably by means of a convolutional neural network, more preferably by means of a (fast / faster) Regional Convolutional Neuronal Networks or a YOLO Convolutional Neural Networks. The image processing by means of such artificial neural networks is fully automatic, ie without a human operator, and particularly fast and reliable. Especially the YOLO Convolutional Neural Network has the advantage that it is particularly suitable for fast image processing, especially for image processing in real time.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Signalverarbeitungseinheit dazu eingerichtet, das Spektrum basierend auf einer spektralen Energiedichte zumindest vorläufig zu klassifizieren. Die Signalverarbeitungseinheit kann dazu ausgebildet sein, bestimmte Energiesignaturen im Spektrum zu erkennen, insbesondere mittels eines künstlichen neuronalen Netzes, um das Spektrum zumindest vorläufig zu klassifizieren. Beispielsweise ist die Signalverarbeitungseinheit dazu ausgebildet, eine qualitative oder quantitative Peak-Analyse des Spektrums durchzuführen.According to one embodiment of the invention, the signal processing unit is set up to classify the spectrum based on a spectral energy density at least provisionally. The signal processing unit can be designed to recognize certain energy signatures in the spectrum, in particular by means of an artificial neural network, in order to at least provisionally classify the spectrum. For example, the signal processing unit is designed to perform a qualitative or quantitative peak analysis of the spectrum.
Die Signalverarbeitungseinheit kann dazu ausgebildet sein, IQ-Daten des Spektrums zu bestimmen und zu verarbeiten und zumindest einen Teilabschnitt des Spektrums basierend auf den verarbeiteten IQ-Daten zu klassifizieren, insbesondere hinsichtlich der Modulation des Signals. Vorzugsweise ist die Signalverarbeitungseinheit dazu ausgebildet, die IQ-Daten mittels eines künstlichen neuronalen Netzes zu verarbeiten, insbesondere mittels eines Convolutional Neural Networks. Die Verarbeitung der IQ-Daten mittels des künstlichen neuronalen Netzes erfolgt vollautomatisch, besonders schnell (echtzeitfähig) und liefert auch bei schlechtem Signal-Rausch-Verhältnis eine zuverlässige Klassifizierung des Spektrums. Alternativ oder zusätzlich kann die Signalverarbeitungseinheit dazu eingerichtet sein, die IQ-Daten mittels Entscheidungsbäumen und/oder Entscheidungswäldern zu verarbeiten.The signal processing unit may be configured to determine and process IQ data of the spectrum and to classify at least a subsection of the spectrum based on the processed IQ data, in particular with regard to the modulation of the signal. Preferably, the signal processing unit is designed to process the IQ data by means of an artificial neural network, in particular by means of a convolutional neural network. The processing of the IQ data by means of the artificial neural network is fully automatic, very fast (real-time capable) and provides a reliable classification of the spectrum even with a poor signal-to-noise ratio. Alternatively or additionally, the signal processing unit may be configured to process the IQ data by means of decision trees and / or decision trees.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In diesen zeigen:
- -
1 ein schematisches Ablaufdiagramm der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Spektrumklassifizierung von elektromagnetischen Signalen; - -
2 ein beispielhaftes elektromagnetisches Spektrum; - -
3 ein schematisches Ablaufdiagramm der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Klassifizierung von elektromagnetischen Signalen; und - -
4 schematisch eine erfindungsgemäße Empfangsvorrichtung.
- -
1 a schematic flow diagram of the steps of a method according to the invention for spectrum classification of electromagnetic signals; - -
2 an exemplary electromagnetic spectrum; - -
3 a schematic flow diagram of the steps of a method according to the invention for the classification of electromagnetic signals; and - -
4 schematically a receiving device according to the invention.
Die nachfolgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen mit gleichen Bezugszeichen auf gleiche Merkmale Bezug genommen wird, ist als Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung gedacht und soll nicht die einzig möglichen Ausführungsformen darstellen. Jede nachfolgend beschriebene Ausführungsform dient lediglich als Beispiel oder Illustration und soll nicht als bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsform gegenüber anderen Ausführungsformen verstanden werden. Die beschriebenen Beispiele sind nicht erschöpfend und sollen den beanspruchten Gegenstand nicht auf die konkreten Ausführungsbeispiele beschränken.The following detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which like reference characters refer to like features, is intended to describe various embodiments of the invention and is not intended to represent the only possible embodiments. Each embodiment described below is merely an example or illustration and should not be construed as a preferred or advantageous embodiment over other embodiments. The examples described are not exhaustive and are not intended to limit the claimed subject matter to the specific embodiments.
In
Die Empfangsvorrichtung
Insbesondere ist die Empfangsvorrichtung
Zunächst werden mittels der Empfangseinheit
Ein beispielhafter Verlauf des Spektrums
Unter einem Spektrum ist im Folgenden sowohl eine Momentaufnahme des Spektrums als auch ein Wasserfallspektrum zu verstehen.In the following, a spectrum is to be understood as meaning both a snapshot of the spectrum and a waterfall spectrum.
Das Spektrum
In Schritt
Um das Spektrum
Die charakteristischen Verläufe werden beispielsweise dadurch erkannt, dass mittels des künstlichen neuronalen Netzes im Wesentlichen eine Bildverarbeitung des Spektrums
Insbesondere kann das Spektrum sogar abschließend klassifiziert werden.In particular, the spectrum can even be classified conclusively.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Position der charakteristischen Verläufe innerhalb des Spektrums
Wurde in Schritt
Dazu werden IQ-Daten („in-phase“ und „quadrature“-Daten, also Daten über Amplitude und Phase der elektromagnetischen Signale) der vorläufig klassifizierten Teilabschnitte bestimmt und mittels der Signalverarbeitungseinheit
Alternativ oder zusätzlich können die IQ-Daten auch mittels Entscheidungsbäumen und/oder Entscheidungswäldern verarbeitet werden, um die Teilabschnitte zu klassifizieren.Alternatively or additionally, the IQ data may also be processed by decision trees and / or decision trees to classify the subsections.
Durch die Verarbeitung der IQ-Daten kann die Genauigkeit der Klassifizierung des Spektrums
Sofern die Signale und/oder Ereignisse des Spektrums bereits im Schritt
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP3825703A1 (en) | 2019-11-20 | 2021-05-26 | Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG | Method and system for detecting and/or classifying a wanted signal |
US11316542B2 (en) | 2020-08-10 | 2022-04-26 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Signal analysis method and signal analysis module |
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2017
- 2017-12-07 DE DE102017129168.7A patent/DE102017129168A1/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP3825703A1 (en) | 2019-11-20 | 2021-05-26 | Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG | Method and system for detecting and/or classifying a wanted signal |
US11316542B2 (en) | 2020-08-10 | 2022-04-26 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Signal analysis method and signal analysis module |
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