[发明专利]一种基于分数阶小波变换的无人机图传信号与遥控信号识别方法

权利要求书

1.一种基于分数阶小波变换的无人机图传信号与遥控信号识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)接收信号、并分离信号后功率归一化：首先采用宽带接收机接收空中无线电信号，并对接收下来的混合信号进行去噪后采用最小方差无畸变响应即MVDR波束形成器对混合信号进行分离，使其变成单信号，对单信号进行功率归一化：

其中s为分离后的单信号，为进行功率归一化后的信号，将信号固定带宽内的能量单位化为1；

2)分数阶小波变换：对步骤1)归一化后的信号进行不同阶次的分数阶小波变换得到信号包络||FRWT_MP||，步进选择分数阶小波变换即FRWT的变换阶数p，p从0到1变换，每隔0.1取值，当p＝0时，FRWT就退化成小波变换即WT；当p＝1时，FRWT是双频变换，即FRFT和WT的结合；当p介于0到1之间则是分数域的变换，除此之外，还寻找各个信号的最优p值，做各个信号最优p值的分数阶小波变换，采用将小波变换和分数阶傅里叶变换相融合的分数阶小波变换，定义为：

其中，f(t)为输入信号，K_p(t,u)为分数阶傅里叶变换核函数，表示为：

p为分数阶因子，分数阶傅里叶变换看作傅里叶变换在时频平面上旋转一个角度

而是小波变换的母小波函数，且仿真采用的小波基函数是haar小波基，分解层数为2层；

3)中值滤波得到信号求包络方差：对步骤2)得到的||FRWT_MP||进行中值滤波，中值滤波器的窗口长度取10，接着对滤波后的信号求包络方差得到VAR(||FRWT_MP||)，WIFi信号得到的包络方差记为VAR(||FRWT_{MP_WiFi}||)，以此类推，图传信号的包络方差记为VAR(||FRWT_{MP_TUCH}||)，遥控信号的包络方差记为VAR(||FRWT_{MP_TH}||)，单载波信号的包络方差记为VAR(||FRWT_{MP_SC}||)；

4)门限选择：通过步骤3)得到可以识别出无人机图传信号和遥控信号的特征值，接下来进行门限选择，最后进行判决与分类，从而识别出信号，设置判决门限为：

5)信号识别：判决分类为：

若VAR(||FRWT_MP||)＞th1，VAR(||FRWT_MP||)为遥控信号特征值；

若VAR(||FRWT_MP||)th3，VAR(||FRWT_MP||)为单载波信号特征值；

若th2VAR(||FRWT_MP||)＜th1，VAR(||FRWT_MP||)为图传信号特征值；

若th3VAR(||FRWT_MP||)＜th2，VAR(||FRWT_MP||)为WiFi信号特征值。

2.根据权利要求1所述的基于分数阶小波变换的无人机图传信号与遥控信号识别方法，其特征在于，步骤1)中所述的混合信号包括QPSK、8PSK、4FSK、16QAM 4种单载波调制信号、WiFi信号即802.11a协议中BPSK_OFDM、16QAM_OFDM、64QAM_OFDM信号、图传信号即QPSK_OFDM信号和遥控信号，其中，

(1)图传信号或WiFi信号为：

其中，{c_n,k}为调制映射的符号序列，它是零均值、独立同分布的，N为子载波个数，f₀为调制载波中心频率，Δf为子载波间频率间隔，g(t)为脉冲函数，T_s为码元持续时间，k为观察的码元个数；

(2)遥控信号为：其中，T为观测时间，T₀为起跳时间，T_h为跳频时间，即跳速的倒数，f_k为第k个时隙的跳频频率，属于跳频频率集，其中，

(3)单载波信号为：

MPSK信号：

其中，A代表归一化幅度信息，g(t)代表脉冲成型函数，T_s代表符号周期，f_c代表载波频率，φ₀代表载波的初始相位，且φ₀∈{2πm/M,m＝1,2,...M-1}，代表发送信号的M个可能相位，且

MFSK信号：

其中，f_n∈{(2m-1-M)Δf,m＝1,2...M}，Δf为发送信号的频偏指数，其它参数含义同MPSK信号；

MQAM信号：

其中，a_n和b_n为幅度增益，且代表发送信号的M个可能相位，且其他参数含义同MPSK信号，

设发送信号为s(t)，信道高斯白噪声为w(t)，接收信号为S(t)，则有如下关系：

其中，s(t)为上述混合信号中所有分量信号之和,a_km是第km个分量信号的混合系数，s_km是第km个分量信号，

已分离的信号表示为:

其中，W_MVRD为阵元权值，

R为阵列输出的协方差矩阵，θ_l期望方向，