[发明专利]一种基于分形理论的VHF多径信号测量处理系统

说明书

本发明属于电波传播领域，具体涉及一种基于分形理论的VHF多径信号测量处理系统，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。与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用本发明能够有效地克服传统VHF信号多径衰落模型不能灵活适应复杂信道环境的缺点，为接收端能够准确地重构信号提供了实验基础。

技术领域

本发明属于电波传播领域，涉及陆基定位信号处理和电波传播交叉应用学科，具体涉及一种基于分形理论的VHF多径信号测量处理系统。

背景技术

在实际航海环境中，船舶移动和海面环境都是实时变化的，这使得多径衰落信号的信道环境变得极其复杂，很难找到合适的数学方法对其进行准确地分析研究和处理。传统的传播模型不仅真实性不高，而且在不同的环境条件下，需要使用不同的模型，这种模型间的相互切换对接收机的设计要求较高，并且在快衰落和衰落深度较大的情况下，只能估算信道参数，导致利用接收到的VHF信号进行定位测距的准确度较差，所以需要一种新的信号测量处理方法解决这一问题。分形理论的发展为描述那些具有不规则的几何特征、高度无序的自然现象提供了新的工具，它可以兼顾大范围有序和小范围无序的特点，这一特点符合海洋的表面状态，所以将分形理论应用在航海环境中是可行的。本发明利用分形理论分析VHF多径衰落信号特点，提出一种更准确处理实际VHF信号的新方法并基于该方法构造信号测量处理系统来减少VHF信号测距误差，提高定位精度。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于分形理论的VHF多径信号测量处理系统以及基于该系统测量VHF多径信号的方法，它适用于AIS船舶自主定位导航系统以提高定位精度。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种基于分形理论的VHF多径信号测量处理系统，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，用于对接受的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2对重构后的接收信号进行分形维数的计算，为了更好地恢复和重构VHF真实信号，对得到的分形维数进行两路分析处理：

1)①利用已得的维形参数，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形噪声剥离计算，即在原接收信号的基础上减去分形噪声信号，得到不含分形噪声的VHF信号；

③步骤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；