[发明专利]一种基于频谱分析的模板设定与模板检测方法

说明书

本发明公开了一种模板设定、模板检测的实现方法，它涉及了一种在频谱监测领域用于实现模板检测功能的方法。它由FPGA进行下变频转换和快速傅里叶变化生成频谱数据，对频谱数据进行平滑处理生成频谱模板基准值，判断频谱模板基准值的信号类型，根据不同信号类型采用不同方法生成上下频谱模板。对待识别信号进行预处理，将预处理后的待识别信号与上下频谱模板进行比较和匹配，超出上下频谱模板范围判定为异常信号，并给出告警信号，同时对告警时异常频谱进行存储。本发明具有能够实时分析、实时显示等特点，提取信号特征运算量小，实时处理快，检测精度高等优点。特别适合用于卫星通信领域对瞬时异常信号进行快速检测，便于查找和定位问题。

技术领域

本发明属于频谱监测领域，具体涉及一种模板设定、模板检测的实现方法。

背景技术

频谱监测技术是用来监测和管理频段信息的主要手段。随着无线电的发展，频谱资源的利用也在不断增加，致使频谱资源的使用变得日益紧张。大量设备工作于相邻频段，易产生相互干扰，提升频谱资源的利用率，监测异常信号已经成为了面临的重大问题。

对异常信号的识别是频谱监测主要内容之一。常见的信号识别是对信号特征进行提取，利用模式识别的方式进行信号识别。现有的识别信号多为调制信号，没有考虑实际复杂的电磁环境对其信号的影响。且当前频谱监测中信号识别是对信号特征进行提取，提取其信号包络，根据信号特征与包络进行匹配，设置相关系数的计算，根据计算结果来对信号进行识别，识别过程繁琐，且计算量大，在嵌入式设备应用较难，降低了识别速度。

发明内容

针对以上不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于模板设定、频谱模板检测的功能实现方法。

本发明的目的是通过以下步骤来实现的：

步骤1：将模拟信号进行AD转换、下变频转换和快速傅立叶变换，形成频谱数据；

步骤2：将生成的频谱数据进行平均处理得到平均后的频谱数据，即为频谱数据的模板基准值为频谱数据的位置；

步骤3：对模板基准值进行极大值搜索，得到极大值所在位置j和极大值将极大值点周围(2m-4)个点的功率值与极大值进行比较并计算极大值周边(2m-4)个点的均值得到特征值；分别判断极大值与极大值点周围(2m-4)个点的功率值差值是否大于等于10且特征值是否大于设定阈值，若是则模板基准值为单载波信号，执行步骤4，否则模板基准值为宽带信号，执行步骤5；其中，m≥5且为整数；

步骤4：对极大值位置附近(j-m)点到(j+m)点位置的任一点k，选取(k-2)到(k+2)五个点的功率值进行极大值搜索，并将k点的功率值设为搜索到的极大值，生成新的上频谱模板基准值并对极大值位置附近(k-1)到(k+1)三个点的功率值进行极小值搜索，将k点的功率值设为搜索到的极小值，生成新的下频谱模板基准值设定上模板差值为a，下模板差值为b，则上频谱模板为下频谱模板为执行步骤6；其中，k为(j-m)点到(j+m)范围内任意一整数点；

步骤5：设定上模板差值为a，下模板差值为b，则上频谱模板为下频谱模板为

步骤6：根据预设带宽对待识别信号进行平滑处理，获得预处理的识别信号，对待识别信号和频谱模板的功率值逐点比对，如果待识别信号高于上频谱模板则给出功率超上限告警，如果待识别信号低于下频谱模板则给出功率超下限告警，并记录存储告警发生时的待识别信号。

其中，步骤3具体为：

对模板基准值进行极大值搜索，得到极大值的所在位置j和极大值将极大值点周围(j-m)、(j-(m-1))、…、(j-3)、(j+3)、…、(j+(m-1))、(j+m)即(2m-4)个点的功率值与极大值比较，并计算该(2m-4)个点均值并计算得到特征值；计算公式如下：

计算特征值θ