[发明专利]一种基于分形理论的VHF多径信号测量处理系统

权利要求书

1.一种基于分形理论的VHF多径信号测量处理系统，其特征在于，包括接收信号时序分解重构模块，用于对VHF信号进行时序分解和重构、分形维数计算模块1、2和3，用于对重构后的接收信号进行分形维数的计算、分形噪声重构模块，用于重构分形噪声信号、分形噪声剥离模块，用于对重构的分形噪声信号进行分形噪声剥离计算、VHF信号重构模块，对剥离分形噪声后的VHF信号进行重构、分形维数分析计算模块，用于对分形维数进行分析计算处理、VHF信号小波重构模块，用于对接收的VHF信号进行小波重构，具体处理步骤如下：

(1)天线接收到AIS基站发射的VHF信号，该VHF信号经过海面反射和散射后为多径衰落信号和噪声信号的叠加，经过信号时序分解重构模块对接收到的VHF信号进行时序分解和重构；

(2)通过分形维数计算模块1对重构后的接收信号进行分形维数的计算，对得到的分形维数进行两路分析处理：

1)①利用已得的分形维数，在分形噪声重构模块中重构出分形噪声信号；

②经过分形噪声剥离模块对重构后的分形噪声信号进行分离噪声剥离计算，得到不含分形噪声的VHF信号；

③步骤1)②得到的不含分形噪声的VHF信号经过VHF信号重构模块进行重构，并在分形维数计算模块2中得到重构后的VHF信号的分形维数；

2)在VHF信号小波重构模块中，利用步骤(2)中得到的分形维数对接收的VHF信号直接进行小波重构，并在分形维数计算模块3中得到小波重构后的VHF信号的分形维数；

(3)将上述步骤1)③和步骤2)得到的分形维数分别输入分形维数分析计算模块中进行分析计算处理，计算结果用于控制接收信号时序分解重构模块中对接收信号进行小波重构的级数；

(4)当步骤1)③和步骤2)得到的分形维数值相同时，调整过程结束，VHF信号经过接收信号时序分解重构模块、分形维数计算模块1、分形噪声重构模块、分形噪声剥离模块传递至VHF信号重构模块后输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于分形理论的VHF多径信号测量处理系统，其特征在于，所述步骤(1)中VHF信号时序分解和重构方法为：

VHF信号经过海面反射和散射后达到船站，接收到的信号为：

S_r(t)的分形特征可由p(t)和q(t)的分形特征来描述，λ为任意实数，H为p(t)分形参数，ω(a,b)为p(t)小波函数，H_q为q(t)分形参数，ω_q(a,b)为q(t)小波函数。

3.根据权利要求1所述的一种基于分形理论的VHF多径信号测量处理系统，其特征在于，所述的分形维数的计算方法为：

下面研究单个分量p(t)的分形特征，因为p服从标准正态分布，所以假设时间尺度由t变为λτ来观察单个分量p(t)，其期望和方差为：

E[p(λτ)]＝0 (b)

σ[p(λτ)]＝|cosω_cλτ| (c)

利用分布函数求分形维数的方法，分布函数与分形维数的关系满足：

p(t)∝t^-D (d)

其中D就是分形维数，p(t)的分形维数记为d₁，按照上述方法计算出q(t)的分形维数d₂，根据合并原理得出S_r(t)的分形维数d_r，d_r＝d₁+d₂。