[发明专利]一种基于卡方检验的电磁频谱噪声提取和滤波方法

权利要求书

1.一种基于卡方检验的电磁频谱噪声提取和滤波方法，包括如下步骤：

步骤1：分区及统计处理：截取某时刻每段信号数据，对数据的值从最小值到最大值的范围内即集合U，按一定宽度D进行分区并得到分区个数N：

U＝∪A_i (1)

对样本数据进行频数直方图统计，并转换为统计概率P_i，并求得概率累积值：

步骤2：统计特征量计算：以分区个数为循环变量，第i次循环时取i个分区，对概率进行整理，并将其向右对称复制，得到数量为2i的一组数据，这组数据的统计概率如下：

根据新的循环过程中的统计概率，得到最大似然估计下的均值和方差为：

步骤3：参数的正定迭代：以最大似然估计下的参数为初值，所述以最大似然估计下的参数即所述最大似然估计下的均值和方差，为满足最小二乘法，可得：

为保证方差的非负性，需保证迭代的正定性，得正定的迭代公式如下：

其中表示标准高斯分布的分布函数式，(7)式右边分子分母均是正定，保证了方差取值始终有意义，使得迭代收敛，所以迭代总会成功；

步骤4：分布检验和拟合度记录：以迭代结果的方差和均值作为高斯白噪声的分布函数的参数拟合结果，即步骤3中迭代收敛下得到的参数σ²和进行卡方检验，卡方分布的自变量为：

以自变量和其自由度作为卡方分布的参数，可求得卡方分布的值；其中卡方分布的值由编写的伽马函数和不完全伽马函数进行数值计算；由此得到的卡方分布计算值作为样本分布参数估计的显著性检验标准，即参数估计的拟合度F_i，记为第i步拟合度；

步骤5：重复更新选定值：重复步骤2到步骤4，得每组的拟合度；由第一到第四显著性检验标准，记录各标准下的横坐标最大处的参数值；求出所有拟合度中最大值处的参数值；求出拟合度中处于最右边的一个极大值处的参数值；

步骤6：提取噪声及滤波：根据噪声的拟合的参数值，得到均值为噪声线，并得到高斯分布的占概率较大的部分，取μ±3σ的范围视为随机噪声的范围，对这个范围内的噪声进行滤波，得到信号，并通过接口函数输出信号与噪声的计算结果；

步骤7：更新时间：下一时刻，重复步骤1到步骤6，不断得到数据信息，为实时输出提供数据；

建立与无线电频谱扫描相接的动态库和调用方法：将某选中频谱段的每一次扫描的数据进行频谱分段，创建多线程分别对每段频谱进行噪声提取，同时调用动态库的算法；最终得到每个时刻每个频率分段的噪声的均值线、方差和滤掉噪声后平滑信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一到第四显著性检验标准为0.05、0.01、0.002、0.0002。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤5中，最终的符合高斯白噪声的参数值的判定规则包括如下方法：

若第一到第四显著性检验标准的横坐标值与最右极值标准的接近，取最右极值处的参数值；

若第一到第四显著性检验标准中有多个比较接近，且其中存在横坐标值远大于最右极值标准的，取这些远大于最右极值的横坐标对应的参数值为最终结果；

若第一到第四显著性检验标准大部分接近且这些部分的横坐标远小于最右极值标准的横坐标，则取最右极值。