[发明专利]一种检测识别非直达超宽带信号的方法及系统

摘要

本发明公开了一种检测识别非直达超宽带信号的方法及系统。该方法包括采样步骤，采集超宽带信号样本；提取步骤，提取这些超宽带信号样本的波形特征；建模步骤，提供带约束条件的超球体检测函数，修正其中的参数值，得到能够区分出非直达超宽带信号样本的超球体检测模型；检测步骤，接收并提取待测超宽带信号的波形特征，计算其波形特征组合到该超球体检测模型球心的距离，若该距离大于该超球体检测模型的半径，则该待测超宽带信号为非直达超宽带信号。针对超宽带定位中的非直达超宽带信号和直达超宽带信号的数量不平衡性，利用该方法可以有效检测非直达超宽带信号，并具有实现方法简便、可靠性高、通用性强等优势。

主权项

1.一种检测识别非直达超宽带信号的方法，其特征在于，所述方法包括：采样步骤，在多个目标点接收来自多个信标点发出的超宽带信号，将所述超宽带信号分为直达超宽带信号样本和非直达超宽带信号样本，所述直达超宽带信号样本的数量多于非直达超宽带信号样本的数量；特征提取步骤，提取所述直达超宽带信号样本和非直达超宽带信号样本的波形特征；建模步骤，提供带约束条件的超球体检测函数，修正所述超球体检测函数中的参数值，使得所述直达超宽带信号样本和非直达超宽带信号样本的波形特征组合均能满足所述约束条件，并得到所述超球体检测函数取最小值所对应的超球体检测模型；检测步骤，接收待测超宽带信号，提取所述待测超宽带信号的波形特征，计算所述待测超宽带信号的所述波形特征组合到所述超球体检测模型球心的距离，若所述距离大于所述超球体检测模型的半径，则所述待测超宽带信号是非直达超宽带信号，若所述距离小于或等于所述超球体检测模型的半径，则所述待测超宽带信号是直达超宽带信号；所述直达超宽带信号样本、所述非直达超宽带信号样本以及所述待测超宽带信号的波形特征包括：接收信号的能量ε_r，其中，r(t)表示接收信号的波形；接收信号的最大幅度r_max，r_max＝max|r(t)|；上升时间trise，trise＝tH‑tL，tL＝min{t:|r(t)|≥ασn}，tH＝min{t:|r(t)|≥βrmax}，σn是接收机热噪声的标准差，α＝6，β＝0.6；平均附加时延T_MED，均方根时延扩展T_RMS，和信号陡峭度κ，T是选取的时间观察窗；所述直达超宽带信号样本、所述非直达超宽带信号样本以及所述待测超宽带信号的所述波形特征组合包括9种：接收信号的能量εr；接收信号的最大幅度rmax；接收信号的最大幅度rmax，上升时间trise；接收信号的能量εr，上升时间trise，信号陡峭度κ；接收信号的能量εr，接收信号的最大幅度rmax，上升时间trise，信号陡峭度κ；接收信号的最大幅度rmax，上升时间trise，信号陡峭度κ，平均附加时延TMED；上升时间，信号陡峭度κ，平均附加时延TMED，均方根时延扩展TRMS；接收信号的能量εr，接收信号的最大幅度rmax，上升时间trise，信号陡峭度κ，平均附加时延TMED；接收信号的能量εr，接收信号的最大幅度rmax，上升时间trise，信号陡峭度κ，平均附加时延TMED，均方根时延扩展TRMS；所述建模步骤中的所述超球体检测函数是：εstruct(R,a)＝R2所述参数值包括球心a、半径R，所述约束条件是：对于任意的i和l，||xi‑a||≤R2且||xl‑a||≥R2，并使R最小化，xi是所述直达超宽带信号样本，xl是所述非直达超宽带信号样本，所述xi、xl和a均包括所述波形特征组合，并且a和R最终取值是基于两种样本xi和xl进行优化修正的过程，通过计算机辅助进行反复多次迭代逼近的方法来实现；或者，所述建模步骤中的所述超球体检测函数是：所述参数值包括球心a、半径R、松弛变量ξi和ξl，C1和C2是系数，所述约束条件是：对于任意的i和l，ξi≥0和ξl≥0，||xi‑a||≤R2+ξi且||xl‑a||≥R2‑ξl，并使R最小化，xi是所述直达超宽带信号样本，xl是所述非直达超宽带信号样本，所述xi、xl和a均包括所述波形特征组合，所述直达超宽带信号样本xi的数量多于非直达超宽带信号样本xl的数量，且满足C1＜C2。