[发明专利]一种基于延时自相关的LFM信号和HFM信号区分方法

说明书

本发明公开一种基于延时自相关的LFM信号和HFM信号区分方法，该方法首先通过双滑动窗频域能量检测的方式检测一段时长的信号，从中截取突发信号，观察突发信号的时频图，若该时频图呈现为一条直线，则判定该信号为LFM信号或者是HFM信号；然后对突发信号进行延时自相关，得到突发信号的瞬时自相关函数；对突发信号的瞬时自相关函数进行快速傅里叶变换，得到瞬时自相关函数的频谱；最后对瞬时自相关函数的频谱进行带宽检测，如果瞬时自相关函数是宽带信号，判定原始信号为HFM信号，否则为LFM信号。本发明的方法能够对LFM信号和HFM信号进行有效区分。

技术领域

本发明属于水声通信领域，具体涉及一种基于延时自相关的LFM信号和HFM信号区分方法。

背景技术

LFM信号广泛应用于雷达、通信、声呐和医学等领域，其检测和参数估计理论与技术一直是研究的重点。在水声通信中LFM信号因其具有良好的自相关特性和抗多普勒能力常常被用作于同步信号用于时间同步，同时HFM信号也具有类似的性质，因此水声通信中常常用这两种信号作为同步信号。在非协作水声通信中由于通信帧除了数据调制信号还往往带有同步信号，通过对同步信号的参数估计可以对其后续的数据调制信号的带宽进行粗估计，同时能够对信号所经历的水声信道进行粗估计。

但是在对同步信号进行参数估计前必须要判断该信号是LFM信号还是HFM信号，否则所估计的参数将是无效的。传统的方法使用特定变换方法处理接收到的信号使其在某个领域出现峰值从而对LFM信号进行检测，但是HFM信号经过这些处理也会出现峰值，因此这些方法无法对这两者进行区分。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开一种基于延时自相关的LFM信号和HFM信号区分方法，该方法适用于水声多径信道，具体技术方案如下：

一种基于延时自相关的LFM信号和HFM信号区分方法，该方法包括如下步骤：

S1：通过双滑动窗频域能量检测的方式检测一段时长的信号，从中截取突发信号，观察突发信号的时频图，若该时频图呈现为一条线，则判定该信号为LFM信号或者是HFM信号；

S2：对突发信号进行延时自相关，得到突发信号的瞬时自相关函数；对突发信号的瞬时自相关函数进行快速傅里叶变换，得到瞬时自相关函数的频谱；

S3：对瞬时自相关函数的频谱进行带宽检测，如果瞬时自相关函数是宽带信号，判定原始信号为HFM信号，否则为LFM信号。

进一步地，所述步骤S1具体为：

(1)设立首尾相连的两个长度为N的窗进行滑动对信号进行检测，其中窗1内的信号为w1(t)，窗2内的信号为w2(t)，信号流动方向是从窗2流向窗1；

(2)用快速傅里叶变换计算两个窗内信号的频域最大能量值Pi＝max(FFT(wi(t)))，其中i＝1,2；当能量商G＝P2/P1大于设定阈值Th1时，检测到信号存在，得到信号的起始时间t1；

(3)当检测到信号存在时，固定窗1位置，窗1不再随着窗2一起滑动，重复步骤(2)，当检测到能量商小于设定阈值Th1时，得到信号结束的结束时间t2；

(4)从t1时刻窗1的起始点到t2时刻窗2的结束点进行截取，得到截取后长度为T的突发信号r(t)；

(5)观察突发信号时频图，如果该信号的时频图呈现一条线，则进入后续识别过程，否则继续进行信号检测。

进一步地，所述步骤S2具体为：

(1)对截取后的信号r(t)延时τ₀，得到r(t-τ₀)，将其与原始信号进行点对点相乘得到长度为T-τ₀的瞬时自相关函数R(t,τ₀)；