[发明专利]一种便携式频谱监测设备及其预处理信号检测方法

权利要求书

1.一种便携式频谱监测设备，其特征在于：包含信号接收处理单元、结构支撑单元和设备供电单元和上层应用软件模块；

所述信号接收处理单元包含接收天线、信号低噪声放大滤波模块、信号处理模块；

其中，接收天线，用于接收卫星信号；

信号低噪声放大滤波模块，用于对接收的卫星信号进行放大滤波处理；

信号处理模块，用于对输入信号进行滤波放大，正交下变频，模数转换；

结构支撑单元，用于保证设备整体支撑结构的气密性、电磁兼容性和环境适应性；

设备供电单元包含锂电池模块和电源管理模块；

其中，锂电池模块，用于设备无外接电源时为设备工作提供电力；

电源管理模块，用于为设备工作提供稳定的电压，并为锂电池模块提供充电通路，使设备工作时优先使用外部电源，在外部供电和锂电池供电之间实现无缝切换；

上层应用软件模块，用于完成信号的可视化显示、存储及参数识别。

2.根据权利要求1所述的一种便携式频谱监测设备，其特征在于：所述接收天线的灵敏度为-110dBm。

3.根据权利要求1所述的一种便携式频谱监测设备，其特征在于：所述信号低噪声放大滤波模块型号为LNA-2185-30，增益50dB。

4.根据权利要求1所述的一种便携式频谱监测设备，其特征在于：所述信号处理模块采用赛灵思Zynq-7000系列All Programmable SoC处理芯片。

5.一种基于权利要求1至4所述的便携式频谱监测设备的预处理信号检测方法，其特征在于，具体包含如下两部分：

1)基于分段扫描的双通道联合频谱数据获取方法，用于负责获取宽带信号的频谱；具体如下：

2)基于时频分析和形态学预处理的非合作通信信号检测方法：在变换域中处理信号，用于消除或减轻噪声、干扰对信号检测和识别的影响。

6.根据权利要求5所述的一种便携式频谱监测设备的预处理信号检测方法，其特征在于，基于分段扫描的双通道联合频谱数据获取方法，具体如下：

扫描通道工作在扫描状态：通过频率扫描和频谱拼接的方式快速获取信号的频谱轮廓，分析的信号带宽较宽，并能识别出强干扰；

驻留通道工作在驻留状态：对异常信号频段进行连续监测，获取较精确的信号频谱数据，分析的信号带宽较窄，谱分析的分辨率较高，能更准确地识别信号参数，检测出异常信号。

7.根据权利要求5所述的一种便携式频谱监测设备的预处理信号检测方法，基于时频分析和形态学预处理的非合作通信信号检测方法，具体如下：

步骤1，采用基于形态学的频谱数据滤波技术对频谱数据进行滤波处理：

步骤2，时频图生成：

步骤2.1，设接收到的信号x(t)长度为L，将x(t)分为长度相同的n帧，对每一帧做2m点FFT运算，计算出每一帧的频谱数据，由于对称性，取每帧频谱数据的一半即可，得到n帧m点的频谱数据；

步骤2.2，对于第一帧频谱，幅度越大的点对应越接近红色的像素点；幅度越小的点对应越接近蓝色的像素点，即可得到m个不同RGB值的像素点；将第一帧的像素点按顺序排列成m行1列，这m行1列像素点即对应时频图中第一列的像素点；

步骤2.3，重复步骤22，确定剩下的n-1帧的像素点的色度值，按照时间顺序，第二帧到第n帧像素点分别对应时频图的第二列到第n列像素点，则得到了有m行n列像素点的时频图；

步骤2.3，时频图预处理：

根据形态学理论，利用信号与噪声、干扰在时频图上的形状差异，对消除底噪起伏影响后生成的时频图进行非线性处理，保持所需图形的基本特性，去除不相干的结构，以克服各种噪声和干扰对检测的影响，可将时频图看作二维图像来处理；

步骤2.4，完成信号检测和多址方式识别。