[发明专利]基于Wigner对角切片谱的射频指纹特征提取方法

摘要

本发明公开了一种基于Wigner对角切片谱的射频指纹特征提取方法，该方法可以广泛应用于信号的特征识别，具体包括以下步骤：第一步：根据Wigner双谱的定义，计算得到信号的Wigner双谱；第二步：通过Wigner双谱计算得到Wigner对角切片谱；第三步：对得到的Wigner对角切片谱矩阵，计算其谱分布熵、奇异谱熵、谱均值以及谱对数和组成四维特征向量，作为信号的射频指纹特征。本发明得到的特征向量具有维度低、识别正确率高和鲁棒性好的优点，其有效性在应用于卫星导航欺骗干扰识别中得到验证。

主权项

1.基于Wigner对角切片谱的射频指纹特征提取方法，其特征是按如下步骤进行：第一步：根据Wigner双谱的定义，计算得到信号的Wigner双谱；具体的，第一步：对任意给定信号x(t)，根据Wigner高阶矩谱的定义，得到其k阶WHOS：式(1)中，其中，τ_l(l＝1,2,…k)表示时延序列，f_i(i＝1,2,…k)表示多个频率变量，t表示时间变量，k表示自相关函数的阶数，j表示虚数单位；由此可知，k阶WHOS是由k维局部自相关函数R_kt(τ₁,τ₂,…τ_k)的k阶傅立叶变换得到的；第二步：通过Wigner双谱计算得到Wigner对角切片谱；具体的，第二步：引入Wigner对角切片谱；对于WB，其对角切片谱通过设置f₁＝f₂＝f得到，此外加入Choi‑Williams核函数消除交叉项干扰；定义如下：其中θ表示相位，σ是一个常量参数；第三步：对得到的Wigner对角切片谱矩阵，计算其谱分布熵、奇异谱熵、谱均值以及谱对数和组成四维特征向量，作为信号的射频指纹特征；具体的，第三步：对信号的对角切片谱进行二次特征提取；信号的Wigner对角切片谱是一个时间‑频率的二维平面，对于该平面的每个谱值，设分布矩阵为S∈R^M×N，S_ij(i＝1,2,...,M；j＝1,2,...,N)；将分布熵用于衡量对角切片谱的在时间‑频率二维平面内能量的分布；令则对角切片谱的分布熵定义为：对分布熵而言，若不同时间‑频率区域能量分布均匀，则熵值最大；相反，若能量分布集中，在少数的几个时间‑频率区域幅度较大而其余区域幅度较小，则双谱分布熵较小；奇异值特征是一种性质良好的代数特征；对对角切片谱矩阵S进行奇异值分解，得到一系列奇异值组成主奇异值向量Λ＝diag(λ₁,λ₂,…,λ_L,0,…,0)；令则对角切片谱的奇异谱熵定义为：此外，均值用于信号的特征提取中，用于衡量信号能量的平均程度；因此，定义二维平面内的Wigner对角切片谱分布序列的均值来表征信号的特征，即还定义Wigner对角切片谱的对数和作为特征，Wigner对角切片谱矩阵的和表示谱的能量大小，取对数使数据更加平稳，其表达式为：将提取的特征组合成四维特征向量[E,E_svd,μ,H_{sum_log}]作为信号的特征用于分类识别。