RU2767183C1 - Method for automatic detection of narrowband signals - Google Patents
Method for automatic detection of narrowband signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2767183C1 RU2767183C1 RU2021125367A RU2021125367A RU2767183C1 RU 2767183 C1 RU2767183 C1 RU 2767183C1 RU 2021125367 A RU2021125367 A RU 2021125367A RU 2021125367 A RU2021125367 A RU 2021125367A RU 2767183 C1 RU2767183 C1 RU 2767183C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- duration
- signal
- cross
- value
- calculated
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/06—Receivers
- H04B1/10—Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference
- H04B1/1027—Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference assessing signal quality or detecting noise/interference for the received signal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике, а именно - к способам автоматического обнаружения узкополосных сигналов в условиях априорной неопределенности об их временных параметрах.The invention relates to radio engineering, namely to methods for automatic detection of narrow-band signals under conditions of a priori uncertainty about their time parameters.
Известен «Способ автоматического обнаружения сигналов» (Патент РФ №2480901 H04L 27/22 (2006.01), опубл. 27.04.2013, Бюл. №12)Known "Method for automatic detection of signals" (RF Patent No. 2480901 H04L 27/22 (2006.01), publ. 27.04.2013, Bull. No. 12)
В известном способе принимают аналоговый сигнал z(t), оцифровывают его, для чего последовательно выполняют операции дискретизации, квантования и кодирования, формируют спектральное представление Fj, где j=1, 2, … - порядковый номер спектральной компоненты, оцифрованного сигнала zi, где i=1, 2, … - порядковый номер временного отсчета, затем рассчитывают параметры спектрального представления Sj, по значениям которых вычисляют пороговое значение уровня шума G, сравнивают параметры спектрального представления Sj с рассчитанным пороговым значением уровня шума G и по результатам сравнения принимают решение о факте обнаружения сигнала, отличающийся тем, что при формировании спектрального представления Fj оцифрованный сигнал zi предварительно делят на N равных фрагментов, над которыми независимо друг от друга выполняют преобразование Фурье {F1j, F2j, …, FNj}, а в качестве параметров спектрального представления Sj выбирают максимальные значения компонентов преобразования Фурье каждого из N фрагментов, причем решение о факте обнаружения сигнала принимают, если параметры спектрального представления хотя бы одного из фрагментов превысят пороговое значение уровня шума G. А пороговое значение уровня шума G рассчитывают раздельно для каждого из N фрагментов и выбирают равное утроенному значению усредненной суммы спектральных компонентов фрагмента.In a known method, an analog signal z(t) is received, it is digitized, for which the operations of sampling, quantization and coding are sequentially performed, a spectral representation Fj is formed, where j=1, 2, ... is the serial number of the spectral component of the digitized signal zi, where i =1, 2, ... - the serial number of the time reference, then calculate the parameters of the spectral representation Sj, the values of which calculate the threshold value of the noise level G, compare the parameters of the spectral representation Sj with the calculated threshold noise level G and, based on the results of the comparison, decide on the fact of detection signal, characterized in that when forming the spectral representation Fj, the digitized signal zi is preliminarily divided into N equal fragments, over which the Fourier transform {F1j, F2j, ..., FNj} is independently performed, and the maximum values are chosen as the parameters of the spectral representation Sj components of the Fourier transform of each of the N frags ments, and the decision on the fact of signal detection is made if the parameters of the spectral representation of at least one of the fragments exceed the threshold value of the noise level G. And the threshold value of the noise level G is calculated separately for each of the N fragments and is equal to the triple value of the averaged sum of the spectral components of the fragment.
Недостатком этого способа является ограниченность области применения, поскольку его реализация не обеспечивает определение длительности обнаруживаемого полезного сигнала.The disadvantage of this method is the limited scope, since its implementation does not provide a determination of the duration of the detected useful signal.
Известен «Способ автоматического обнаружения узкополосных сигналов» (Патент РФ №2382495, H04B 1/10 (2006.01), опубл. 20.02.2010 Бюл. №5).Known "Method for automatic detection of narrow-band signals" (RF Patent No. 2382495,
В известном способе принимают аналоговый сигнал z(t), оцифровывают его, для чего последовательно выполняют операции дискретизации, квантования и кодирования, затем рассчитывают параметры оцифрованного сигнала zi, сравнивают полученные параметры с предварительно заданным пороговым значением, и по результатам сравнения принимают решение о факте обнаружения сигнала, отличающийся тем, что для расчета параметров оцифрованного сигнала zi формируют его спектральное представление Fj, путем выполнения над ним преобразования Фурье, рассчитывают пороговый уровень шума U, путем вычисления удвоенного значения выборочного среднего компонента спектрального представления Fj, сравнивают уровни каждой из спектральных компонент из последовательности спектрального представления Fj с вычисленным пороговым уровнем шума U, и формируют первую F1j и вторую F2j последовательности соответственно из спектральных компонент Fj, превысивших пороговый уровень шума U и не превысивших его, затем раздельно суммируют компоненты, входящие в первую ∑F1 и вторую ∑F2 последовательности, после чего вычисляют соотношение R, как отношение найденных сумм R=∑F1/∑F2 и сравнивают с предварительно заданным пороговым значением Rпор, а решение о факте обнаружения сигнала принимают при условии, что R>Rпор, при том, что пороговое значение Rпор выбирается в интервале Rпор=0,13-0,15.In a known method, an analog signal z(t) is received, it is digitized, for which the operations of sampling, quantization and encoding are sequentially performed, then the parameters of the digitized signal zi are calculated, the obtained parameters are compared with a predetermined threshold value, and based on the results of the comparison, a decision is made about the fact of detection signal, characterized in that to calculate the parameters of the digitized signal zi, its spectral representation Fj is formed, by performing a Fourier transform on it, the threshold noise level U is calculated, by calculating the doubled value of the sample mean component of the spectral representation Fj, the levels of each of the spectral components from the sequence are compared spectral representation Fj with the calculated threshold noise level U, and the first F1j and second F2j sequences are formed, respectively, from the spectral components Fj that exceeded the threshold noise level U and did not exceed it, then separately summarize the components included in the first ∑F1 and second ∑F2 sequences, after which the ratio R is calculated as the ratio of the found sums R=∑F1/∑F2 and compared with a predetermined threshold value Rthr, and the decision on the fact of signal detection is made provided that R>Rthr, while the threshold value Rthr is selected in the interval Rthr=0.13-0.15.
Недостатком этого способа является ограниченность области применения, поскольку его реализация не обеспечивает определение длительности обнаруживаемого полезного сигнала.The disadvantage of this method is the limited scope, since its implementation does not provide a determination of the duration of the detected useful signal.
Наиболее близким к заявляемому способу является «Способ автоматического обнаружения узкополосных сигналов» (Патент РФ №2419968, H04B 1/10 (2006.01). Опубликовано: 27.05.2011. Бюл. №15].Closest to the claimed method is the "Method for automatic detection of narrow-band signals" (RF Patent No. 2419968,
В способе прототипе принимают аналоговый сигнал z(t), оцифровывают его, для чего последовательно выполняют операции дискретизации, квантования и кодирования, затем рассчитывают параметры оцифрованного сигнала zi, сравнивают полученные параметры с предварительно вычисленным пороговым значением уровня шума U и по результатам сравнения принимают решение о факте обнаружения сигнала, для расчета параметров оцифрованного сигнала z его разделяют на две равные последовательности: z1 и z2, соответствующие первой и второй половинам оцифрованного сигнала z. Рассчитывают функцию взаимной корреляции К, между последовательностями z1 и z2 и формируют ее спектральное представление Fj, где j=1, 2, … - номера спектральных компонент функции взаимной корреляции, путем выполнения над ней преобразования Фурье. Пороговое значение уровня шума U вычисляют путем умножения среднего значения компонент спектрального представления Fj на коэффициент Q. Сравнивают уровень каждой из спектральных компонент Fj с предварительно вычисленным пороговым значением уровня шума U и при выполнении, по крайней мере, для одной из j-х компонент условия Fj>U фиксируют факт обнаружения узкополосного сигнала. Значение Q выбирают в интервале Q=3,5-4,5.In the prototype method, an analog signal z(t) is received, digitized, for which the operations of sampling, quantization and coding are sequentially performed, then the parameters of the digitized signal zi are calculated, the obtained parameters are compared with the pre-calculated threshold noise level U and, based on the results of the comparison, a decision is made about the fact of signal detection, to calculate the parameters of the digitized signal z, it is divided into two equal sequences: z1 and z2, corresponding to the first and second halves of the digitized signal z. The cross-correlation function K between the sequences z1 and z2 is calculated and its spectral representation Fj is formed, where j=1, 2, … are the numbers of the spectral components of the cross-correlation function, by performing a Fourier transform on it. The threshold value of the noise level U is calculated by multiplying the average value of the components of the spectral representation Fj by the coefficient Q. The level of each of the spectral components Fj is compared with the pre-calculated threshold noise level U, and if at least one of the jth components of the condition Fj >U fix the fact of detection of a narrowband signal. The Q value is chosen in the interval Q=3.5-4.5.
Недостатком этого способа является ограниченность области применения, поскольку его реализация не обеспечивает определение длительности обнаруживаемого полезного сигнала.The disadvantage of this method is the limited scope, since its implementation does not provide a determination of the duration of the detected useful signal.
Задачей изобретения является создание способа, обеспечивающего возможность определения длительности обнаруженного полезного сигнала, находящегося в обрабатываемой входной реализации (выборке).The objective of the invention is to create a method that makes it possible to determine the duration of the detected useful signal, which is in the processed input implementation (sample).
Техническим результатом заявляемого изобретения является обнаружение полезного сигнала и определение его длительности.The technical result of the claimed invention is the detection of a useful signal and the determination of its duration.
Технический результат достигается тем, что в известном способе автоматического обнаружения узкополосных сигналов, заключающийся в том, что принимают аналоговый сигнал, оцифровывают его, для чего последовательно выполняют операции дискретизации, квантования и кодирования, рассчитывают функцию взаимной корреляции, производят вычисления, производят сравнение, по результатам сравнения принимают решение о факте обнаружения сигнала, предварительно формируют эталонные сигналы различной длительности, причем первый эталонный сигнал формируют с наименьшей длительностью, а длительность каждого последующего формируемого эталонного сигнала постепенно увеличивают, после чего для каждого сформированного эталонного сигнала рассчитывают функцию взаимной корреляции с принятым оцифрованным аналоговым сигналом, вычисляют среднее значение компонент каждой из рассчитанных функций взаимной корреляции, сравнивают вычисленные средние значения компонент друг с другом, а решение по результатам сравнения о факте обнаружения сигнала принимают в том случае, если величина каждого последующее из последовательно рассчитанных средних значений компонент будет не меньше величины предыдущего, затем среди последовательно рассчитанных средних значений компонент фиксируют ту величину, начиная с которой она перестает изменяться более чем на пять процентов, и временные параметры эталонного сигнала, который использовался при расчете функции взаимной корреляции, средняя величина значений компонент которой были фиксированы, считают в качестве временных параметров, то есть длительности обнаруживаемого полезного сигнала.The technical result is achieved by the fact that in the known method of automatic detection of narrow-band signals, which consists in receiving an analog signal, digitizing it, for which the operations of sampling, quantization and coding are sequentially performed, the cross-correlation function is calculated, calculations are made, comparison is made, according to the results comparisons make a decision about the fact of signal detection, preliminarily form reference signals of different duration, the first reference signal is formed with the shortest duration, and the duration of each subsequent generated reference signal is gradually increased, after which, for each generated reference signal, the cross-correlation function is calculated with the received digitized analog signal , calculate the average value of the components of each of the calculated cross-correlation functions, compare the calculated average values of the components with each other, and the decision based on the comparison results about the fact signal detection is taken in the event that the value of each subsequent of the successively calculated average values of the components is not less than the value of the previous one, then among the successively calculated average values of the components, the value is fixed, starting from which it ceases to change by more than five percent, and the time parameters of the reference the signal that was used in the calculation of the cross-correlation function, the average value of the component values of which were fixed, is considered as time parameters, that is, the duration of the detected useful signal.
Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленном способе обеспечивается обнаружение полезного сигнала и установление его длительности, которая рассматривается в качестве временных параметров.Due to the new set of essential features in the claimed method, a useful signal is detected and its duration is determined, which is considered as time parameters.
Заявляемый эффект достигается за счет последовательного использования эталонных сигналов, длительность которых постепенно увеличивается, для расчета на их основе функций взаимной корреляции с обрабатываемой входной реализацией содержащей полезный сигнал, расчета средних значений компонент функций взаимной корреляции и фиксирования той величины, начиная с которой средние значения компонент функций взаимной корреляции перестают изменяться более чем на пять процентов. И длительность эталонного сигнала, соответствующую этой величине, определяют как временные параметры обнаруживаемого полезного сигнала, т.е. считают, что полезный сигнал имеет длительность равную длительности эталонного сигнала.The claimed effect is achieved through the consistent use of reference signals, the duration of which gradually increases, to calculate on their basis the cross-correlation functions with the processed input implementation containing the useful signal, calculate the average values of the components of the cross-correlation functions and fix the value, starting from which the average values of the components of the functions cross-correlations stop changing by more than five percent. And the duration of the reference signal corresponding to this value is determined as the time parameters of the detected useful signal, i.e. consider that the useful signal has a duration equal to the duration of the reference signal.
Заявленный способ поясняется чертежами, где на:The claimed method is illustrated by drawings, where:
фиг. 1 - временная реализация функции взаимной корреляции Kzu(τ) оцифрованного аналогового сигнала z(t), содержащего полезный сигнал s(t), и эталонного сигнала u(t), при условии, что длительность u(t) равна длительности s(t), т.е. u(t)=s(t); временная реализация s(t); временная реализация u(t);fig. 1 - temporal implementation of the cross-correlation function Kzu(τ) of the digitized analog signal z(t), containing the useful signal s(t), and the reference signal u(t), provided that the duration u(t) is equal to the duration s(t) , i.e. u(t)=s(t); temporary realization s(t); temporary realization u(t);
фиг. 2 - временная реализация функции взаимной корреляции K1zu(τ) оцифрованного аналогового сигнала z(t), содержащего полезный сигнал s(t), и эталонного сигнала u1(t), при условии, что длительность u1(t) равна половине длительности s(t), т.е. u1(t)≠s(t); временная реализация s(t); временная реализация u1(t);fig. 2 - temporal implementation of the cross-correlation function K1zu(τ) of the digitized analog signal z(t), containing the useful signal s(t), and the reference signal u1(t), provided that the duration u1(t) is equal to half the duration s(t ), i.e. u1(t)≠s(t); temporary realization s(t); temporary realization u1(t);
фиг. 3, где представлены: временная реализация функции взаимной корреляции K2zu(τ) оцифрованного аналогового сигнала z(t), содержащего полезный сигнал s(t), и эталонного сигнала u2(t), при условии, что длительность u2(t) в полтора раза больше длительности s(t), т.е. u2(t)≠s(t); временная реализация s(t); временная реализация u2(t);fig. 3, which shows: the temporal implementation of the cross-correlation function K2zu(τ) of the digitized analog signal z(t), containing the useful signal s(t), and the reference signal u2(t), provided that the duration u2(t) is one and a half times longer than the duration s(t), i.e. u2(t)≠s(t); temporary realization s(t); temporary realization u2(t);
фиг. 4, где представлены: временная реализация функции взаимной корреляции K3zu(τ) оцифрованного аналогового сигнала z(t), содержащего полезный сигнал s(t), и эталонного сигнала u3(t), при условии, что длительность u3(t) составляет всего лишь три четверти от длительности s(t), т.е. u3(t)≠s(t); временная реализация s(t); временная реализация u3(t).fig. 4, which shows: the temporal implementation of the cross-correlation function K3zu(τ) of the digitized analog signal z(t), containing the useful signal s(t), and the reference signal u3(t), provided that the duration u3(t) is only three quarters of the duration s(t), i.e. u3(t)≠s(t); temporary realization s(t); temporary realization u3(t).
Корреляционный способ обнаружения сигналов успешно используется в различных областях радиотехники. Для дискретных сигналов X и Y, функцию их взаимной корреляции можно представить следующим выражением, см. [Сато Юкио. Обработка сигналов. Первое знакомство. - М.: Издательский дом «Додека XXI», 2002. - 176 с.]:The correlation method for detecting signals has been successfully used in various areas of radio engineering. For discrete signals X and Y , their cross-correlation function can be represented by the following expression, see [Sato Yukio. Signal processing. First meeting. - M.: Dodeka XXI Publishing House, 2002. - 176 p.]:
где N - количество временных отсчетов; j - текущий отчет сдвига коррелируемого сигнала Y.where N is the number of time samples; j is the current shift record of the correlated signal Y .
Далее на фиг. 1-фиг. 4 демонстрируется зависимость функций взаимной корреляции от аргумента τ, где τ - интервал корреляции (в формуле (1) функция взаимной корреляции представлена как функции текущего параметра сдвига j).Further in FIG. 1-fig. Figure 4 shows the dependence of the cross-correlation functions on the argument τ, where τ is the correlation interval (in formula (1), the cross-correlation function is presented as a function of the current shift parameter j).
Обнаружение полезного сигнала s(t) осуществляют по результатам вычисления функции взаимной корреляции Kzu(τ) входной обрабатываемой реализации z(t) с эталонным сигналом u(t).Detection of the useful signal s(t) is carried out according to the results of calculating the cross-correlation function Kzu(τ) of the input processed implementation z(t) with the reference signal u(t).
При этом возможны две ситуации: входная обрабатываемая реализация z(t) содержит полезный сигнал s(t); входная обрабатываемая реализация z(t) не содержит полезный сигнал s(t).In this case, two situations are possible: the input processing implementation z(t) contains a useful signal s(t); the input processing realization z(t) does not contain the useful signal s(t).
В случае, когда входная реализация z(t) содержит полезный сигнал s(t), факт его обнаружения можно фиксировать по фрагменту контура функции взаимной корреляции Kzu(τ), который имеет ярко выраженный подъем и спад амплитуды. Если параметры эталонного сигнала u(t) совпадают с параметрами полезного сигнала s(t), т.е. u(t)=s(t), то функция взаимной корреляции Kzu(τ) имеет один максимум, временное значение которого соответствует началу обнаруживаемого полезного сигнала в обрабатываемой входной реализации.In the case when the input implementation z(t) contains a useful signal s(t), the fact of its detection can be fixed by a fragment of the contour of the cross-correlation function Kzu(τ), which has a pronounced rise and fall in amplitude. If the parameters of the reference signal u(t) coincide with the parameters of the useful signal s(t), i.e. u(t)=s(t), then the cross-correlation function Kzu(τ) has one maximum, the time value of which corresponds to the beginning of the detected useful signal in the processed input implementation.
В качестве примера на фиг. 1 показаны: функция взаимной корреляции Kzu(τ), полученная при условии, что u(t)=s(t); эталонный сигнал u(t); обнаруживаемый полезный сигнал s(t). При этом временные параметры сигналов u(t) и s(t), т.е. их длительности, совпадают. Максимум функции Kzu(τ), обозначенный на фиг. 1 как Kmax, совпадает с началом прихода полезного сигнала s(t).As an example, in FIG. 1 shows: the cross-correlation function Kzu(τ) obtained under the condition that u(t)=s(t); reference signal u(t); detectable useful signal s(t). In this case, the time parameters of the signals u(t) and s(t), i.e. their durations are the same. The maximum of the function Kzu(τ), indicated in Fig. 1 as Kmax, coincides with the beginning of the arrival of the useful signal s(t).
Если временные параметры эталонного сигнала и полезного сигнала не совпадают, т.е. u(t)≠s(t), то возможны две ситуации:If the time parameters of the reference signal and the useful signal do not match, i.e. u(t)≠s(t), then two situations are possible:
длительность тестового сигнала меньше длительности полезного сигнала;the duration of the test signal is less than the duration of the useful signal;
длительность тестового сигнала больше длительности полезного сигнала.the duration of the test signal is greater than the duration of the useful signal.
В первом случае функция взаимной корреляции Kzu(τ) будет иметь форму усеченного треугольника. А во втором случае форма функции взаимной корреляции будет совпадать с формой функции взаимной корреляции, полученной при условии, когда u(t)=s(t).In the first case, the cross-correlation function Kzu(τ) will have the shape of a truncated triangle. And in the second case, the form of the cross-correlation function will coincide with the form of the cross-correlation function obtained under the condition that u(t)=s(t).
В качестве примера на фиг. 2 показаны: функция взаимной корреляции K1zu(τ), полученная при условии, что длительность полезного сигнала в два раза больше длительности эталонного сигнала, т.е. u1(t)≠s(t); эталонный сигнал u1(t), длительность которого в два раза меньше длительности полезного сигнала; обнаруживаемый полезный сигнал s(t).As an example, in FIG. 2 shows: the cross-correlation function K1zu(τ), obtained under the condition that the duration of the useful signal is twice the duration of the reference signal, i.e. u1(t)≠s(t); reference signal u1(t), the duration of which is two times less than the duration of the useful signal; detectable useful signal s(t).
В качестве примера на фиг. 3 показаны: функция взаимной корреляции K2zu(τ), полученная при условии, что длительность полезного сигнала в полтора раза меньше длительности эталонного сигнала, т.е. u2(t)≠s(t); эталонный сигнал u2(t), длительность которого в полтора раза больше длительности полезного сигнала; обнаруживаемый полезный сигнал s(t).As an example, in FIG. Figure 3 shows the cross-correlation function K2zu(τ) obtained under the condition that the duration of the useful signal is one and a half times less than the duration of the reference signal, i.e. u2(t)≠s(t); reference signal u2(t), the duration of which is one and a half times the duration of the useful signal; detectable useful signal s(t).
Анализ результатов, представленных на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, показывает, что если длительность эталонного сигнала меньше, чем длительность полезного обнаруживаемого сигнала, то функция их взаимной корреляции не имеет ярко выраженный максимум. А если длительность u(t)>s(t), или u(t)=s(t), то функция их взаимной корреляции имеет ярко выраженный максимум.Analysis of the results shown in FIG. 1, fig. 2, fig. 3 shows that if the duration of the reference signal is less than the duration of the useful detected signal, then the function of their cross-correlation does not have a pronounced maximum. And if the duration is u(t)>s(t), or u(t)=s(t), then the function of their mutual correlation has a pronounced maximum.
Выявленная особенность положена в основу заявляемого технического решения, направленного на выбор временных параметров эталонного сигнала таким образом, чтобы формируемая на его основе функция взаимной корреляции с обрабатываемой выборкой, содержащей полезный сигнал, имела максимальное значение и тем самым способствовала определению длительности обнаруживаемого полезного сигнала.The identified feature is the basis of the proposed technical solution aimed at choosing the temporal parameters of the reference signal in such a way that the cross-correlation function formed on its basis with the processed sample containing the useful signal has a maximum value and thereby contributes to determining the duration of the detected useful signal.
Действительно, если последовательно увеличивать длительность формируемого эталонного сигнала и при этом отслеживать изменения контура формируемой функции взаимной корреляции с выборкой, содержащей полезный сигнал, то можно выявить момент, начиная с которого контур формируемой функции взаимной корреляции перестает изменяться.Indeed, if we successively increase the duration of the generated reference signal and at the same time monitor changes in the contour of the generated cross-correlation function with the sample containing the useful signal, then we can identify the moment from which the contour of the generated cross-correlation function ceases to change.
При этом длительность формируемого эталонного сигнала, соответствующая моменту, начиная с которого контур формируемой функции взаимной корреляции перестает меняться, будет соответствовать длительности полезного сигнала в обрабатываемой выборке.In this case, the duration of the generated reference signal, corresponding to the moment from which the contour of the generated cross-correlation function ceases to change, will correspond to the duration of the useful signal in the processed sample.
Реализация заявленного способа происходит следующим образом.The implementation of the claimed method is as follows.
1. Предварительно формируют эталонные сигналы различной длительности, причем первый эталонный сигнал формируют с наименьшей длительностью, а длительность каждого последующего формируемого эталонного сигнала постепенно увеличивают.1. Reference signals of different duration are preliminarily formed, the first reference signal being formed with the shortest duration, and the duration of each subsequent generated reference signal is gradually increased.
В качестве примера, на фиг. 1-фиг. 4 изображены сформированные сигналы u(t), u1(t), u2(t), u3(t) с различной длительностью, которая определена как временные параметры эталонного сигнала. Шаг изменения длительности может определяться величиной временного дискретного отчета (на фиг. 1-фиг. 4 оси абсцисс представлены в значениях временных дискретных отсчетов). Постепенное увеличение подразумевает, что у каждого последующего эталонного сигнала длительность увеличивается на одно временное дискретное значение.As an example, in FIG. 1-fig. 4 shows generated signals u(t), u1(t), u2(t), u3(t) with different duration, which is defined as the time parameters of the reference signal. The step of changing the duration can be determined by the value of the temporary discrete report (in Fig. 1-Fig. 4 the x-axes are presented in the values of temporary discrete readings). Gradual increase means that for each successive reference signal, the duration increases by one temporal discrete value.
Процедуры формирования эталонных сигналов известны, и, например, рассмотрены в, см. [Способ распознавания радиосигналов, Патент РФ №2423735, Опубликовано: 10.07.2011 Бюл. №19].The procedures for generating reference signals are known, and, for example, are discussed in, see [Method for recognizing radio signals, RF Patent No. 2423735, Published: 10.07.2011 Bull. No. 19].
2. Принимают аналоговый сигнал, оцифровывают его, для чего последовательно выполняют операции дискретизации, квантования и кодирования.2. An analog signal is received, digitized, for which the operations of sampling, quantization and coding are sequentially performed.
Принимают входную реализацию в виде аналогового сигнала z(t), который может содержать или только шум х(t), т.е. z(t)=х(t), или полезный сигнал s(t) и шум x(t), т.е. z(t)=s(t)+х(t).The input implementation is taken in the form of an analog signal z(t), which may contain either only noise x(t), i.e. z(t)=х(t), or useful signal s(t) and noise x(t), i.e. z(t)=s(t)+x(t).
Прием может осуществляться, например, с тракта промежуточной или низкой частоты радиоприемного устройства.Reception can be carried out, for example, from the intermediate or low frequency path of the radio receiver.
Процедуры приема аналогового сигнала известны, и, например, рассмотрены в, см. [Способ распознавания радиосигналов, Патент РФ №2356064, Опубликовано: 20.05.2009. Бюл. №14].The procedures for receiving an analog signal are known, and, for example, are discussed in, see [Method for recognizing radio signals, RF Patent No. 2356064, Published: 20.05.2009. Bull. No. 14].
Процедуры дискретизации, квантования и кодирования аналогового сигнала известны, и, например, рассмотрены в, см. [Способ распознавания радиосигналов, Патент РФ №2261476, Опубликовано: 27.09.2005. Бюл. №27].The procedures for sampling, quantization and coding of an analog signal are known, and, for example, are discussed in, see [Method of recognizing radio signals, RF Patent No. 2261476, Published: 27.09.2005. Bull. No. 27].
3. Для каждого сформированного эталонного сигнала рассчитывают функцию взаимной корреляции с принятым оцифрованным аналоговым сигналом.3. For each generated reference signal, the cross-correlation function with the received digitized analog signal is calculated.
В качестве примера, на фиг. 1-фиг. 4 изображены рассчитанные значения функций взаимной корреляции, обозначенные как Kzu(τ), K1zu(τ), K2zu(τ), K3zu(τ).As an example, in FIG. 1-fig. Figure 4 shows the calculated values of the cross-correlation functions, denoted as Kzu(τ), K1zu(τ), K2zu(τ), K3zu(τ).
Процедуры расчета функции взаимной корреляции сигналов известны, например, см. [Способ автоматического обнаружения узкополосных сигналов. Патент РФ №2419968, H04B 1/10 (2006.01). Опубликовано: 27.05.2011. Бюл. №15]. В представленных на фиг. примерах расчет функций взаимных корреляций осуществлялся в соответствии с формулой (1).Procedures for calculating the cross-correlation function of signals are known, for example, see [Method for automatic detection of narrowband signals. RF patent No. 2419968,
4. Вычисляют среднее значение компонент каждой из рассчитанных функций взаимной корреляции.4. Calculate the average value of the components of each of the calculated cross-correlation functions.
Процедуры расчета средних значений компонент сигналов известны, например, см. [Способ обнаружения сигналов без несущей. Патент РФ №2484581, H04B 1/10 (2006.01). Опубликовано: 10.06.2013. Бюл. №16].Procedures for calculating the average values of the signal components are known, for example, see [Method for detecting signals without a carrier. RF patent No. 2484581,
5. Сравнивают вычисленные средние значения компонент друг с другом.5. Compare the calculated average values of the components with each other.
Процедуры сравнения известны, например, см. [Способ радиоподавления каналов связи. Патент РФ №2450458, H04K 3/00 (2006.01), Опубликовано: 10.05.2012. Бюл. №13].Comparison procedures are known, for example, see [Method of jamming communication channels. RF patent No. 2450458,
6. Решение по результатам сравнения о факте обнаружения сигнала принимают в том случае, если величина каждого последующего из последовательно рассчитанных средних значений компонент будет не меньше величины предыдущего,6. The decision based on the results of the comparison about the fact of detecting a signal is made if the value of each subsequent of the successively calculated average values of the components is not less than the value of the previous one,
Для примера, представленного на фиг. 1-фиг. 4, расстановка эталонных сигналов по возрастанию их длительности следующая. Самая короткая длительность у эталонного сигнала u1(t). Затем в порядке возрастания идут u3(t), u(t), u2(t). Соответственно, средние значения их функций взаимной корреляции имеют следующие величины: Sr1=0,08; Sr3=0,12; Sr=0,16; Sr2=0,16.For the example shown in FIG. 1-fig. 4, the arrangement of reference signals in ascending order of their duration is as follows. The reference signal has the shortest duration u1(t). Then u3(t), u(t), u2(t) follow in ascending order. Accordingly, the average values of their cross-correlation functions have the following values: Sr1=0.08; Sr3=0.12; Sr=0.16; Sr2=0.16.
Указанные средние значения функций взаимной корреляции соответствуют условию того, что величина каждого из последующих значений не меньше величины предыдущего, что соответствует условию обнаружения сигнала.The specified average values of the cross-correlation functions correspond to the condition that the value of each of the subsequent values is not less than the value of the previous one, which corresponds to the signal detection condition.
В ходе эксперимента по апробации заявляемого технического решения было проведено моделирование по разным ситуациям, в том числе при отсутствии полезного сигнала в обрабатываемой реализации. Во всех случаях при отсутствии полезного сигнала в обрабатываемой выборке, условие того, что величина каждого из последующих значений не меньше величины предыдущего, было нарушено, т.е. указывало на факт того, что полезный сигнал не был обнаружен. А в ситуациях, когда в обрабатываемой выборке присутствовал полезный сигнал, условие того, что величина каждого из последующих значений не меньше величины предыдущего, соблюдалось.In the course of the experiment to test the proposed technical solution, modeling was carried out for various situations, including the absence of a useful signal in the processed implementation. In all cases, in the absence of a useful signal in the processed sample, the condition that the value of each of the subsequent values is not less than the value of the previous one was violated, i.e. indicated the fact that the useful signal was not detected. And in situations where a useful signal was present in the processed sample, the condition that the value of each of the subsequent values is not less than the value of the previous one was observed.
Моделирование проводилось в диапазоне изменения отношения сигнал/шум (ОСШ) в обрабатываемой выборке от 8 дБ до 20 дБ, с шагом изменения 1 дБ (На фиг. 1-фиг. 4 представлены результаты при ОСШ=20 дБ).The simulation was carried out in the range of signal-to-noise ratio (SNR) in the processed sample from 8 dB to 20 dB, with a change step of 1 dB (Fig. 1-Fig. 4 shows the results at SNR=20 dB).
Для каждого изменения значения ОСШ проводилось 200 экспериментов в каждой из ситуаций (т.е. при наличии и отсутствии полезного сигнала в обрабатываемой реализации), что соответствует требованиям вычисления статистических оценок см. [Математический энциклопедический словарь. М.: Сов. Энциклопедия, 1988. 847 с.; Г. Корн, Т. Корн. Справочник по математике. Пер. с англ. - М.: Наука, 1977, с. 638-643].For each change in the SNR value, 200 experiments were conducted in each of the situations (i.e., in the presence and absence of a useful signal in the processed implementation), which meets the requirements for calculating statistical estimates, see [Mathematical Encyclopedic Dictionary. M.: Sov. Encyclopedia, 1988. 847 p.; G. Korn, T. Korn. Handbook of mathematics. Per. from English. - M.: Nauka, 1977, p. 638-643].
7. Среди последовательно рассчитанных средних значений компонент, фиксируют ту величину, начиная с которой она перестает изменяться более чем на пять процентов.7. Among the successively calculated average values of the components, fix the value from which it ceases to change by more than five percent.
Для рассматриваемого примера, таковым является значение Sr=0,16, т.е. соответствует эталонному сигналу u(t), см. фиг. 1.For the example under consideration, this is the value of Sr=0.16, i.e. corresponds to the reference signal u(t), see FIG. one.
8. Временные параметры эталонного сигнала, который использовался при расчете функции взаимной корреляции, средняя величина значений компонент которой были фиксированы, считают в качестве временных параметров, т.е. длительности обнаруживаемого полезного сигнала.8. The time parameters of the reference signal, which was used in the calculation of the cross-correlation function, the average value of the component values of which were fixed, are considered as time parameters, i.e. the duration of the detected useful signal.
То есть принимают решение, что длительность полезного сигнала в обрабатываемой выборке совпадает c длительностью эталонного сигнала.That is, they decide that the duration of the useful signal in the processed sample coincides with the duration of the reference signal.
В качестве примера на фиг. 1 показана ситуация, при которой длительность эталонного сигнала u(t) совпадает с длительностью полезного сигнала s(t).As an example, in FIG. 1 shows the situation in which the duration of the reference signal u(t) coincides with the duration of the useful signal s(t).
Таким образом, благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленном способе обеспечивается обнаружение полезного сигнала и определение его длительности.Thus, thanks to a new set of essential features in the claimed method, a useful signal is detected and its duration is determined.
Также заявляемый способ позволяет выбирать временные параметры эталонного сигнала таким образом, чтобы формируемая на его основе функция взаимной корреляции с обрабатываемой выборкой, содержащей полезный сигнал, имела четко выраженное максимальное значение и обеспечивала возможность определения длительности обнаруженного полезного сигнала.Also, the claimed method allows you to select the time parameters of the reference signal in such a way that the cross-correlation function formed on its basis with the processed sample containing the useful signal has a clearly defined maximum value and makes it possible to determine the duration of the detected useful signal.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021125367A RU2767183C1 (en) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | Method for automatic detection of narrowband signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021125367A RU2767183C1 (en) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | Method for automatic detection of narrowband signals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2767183C1 true RU2767183C1 (en) | 2022-03-16 |
Family
ID=80736882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021125367A RU2767183C1 (en) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | Method for automatic detection of narrowband signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2767183C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805972C1 (en) * | 2023-03-20 | 2023-10-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" | Method for measuring pulse duration |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090047920A1 (en) * | 2007-08-15 | 2009-02-19 | Shared Spectrum Company | Methods for detecting and classifying signals transmitted over a radio frequency spectrum |
RU2419968C2 (en) * | 2009-08-03 | 2011-05-27 | Министерство обороны Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени С.М. Буденного | Method of automatic detection of narrow-band signals |
RU2482553C2 (en) * | 2008-01-21 | 2013-05-20 | Томсон Лайсенсинг | Method and apparatus for determining presence of reference pattern in received signal, possibly watermarked |
RU2525302C1 (en) * | 2012-12-14 | 2014-08-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method for automatic detection of narrow-band signals (versions) |
-
2021
- 2021-08-27 RU RU2021125367A patent/RU2767183C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090047920A1 (en) * | 2007-08-15 | 2009-02-19 | Shared Spectrum Company | Methods for detecting and classifying signals transmitted over a radio frequency spectrum |
RU2482553C2 (en) * | 2008-01-21 | 2013-05-20 | Томсон Лайсенсинг | Method and apparatus for determining presence of reference pattern in received signal, possibly watermarked |
RU2419968C2 (en) * | 2009-08-03 | 2011-05-27 | Министерство обороны Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени С.М. Буденного | Method of automatic detection of narrow-band signals |
RU2525302C1 (en) * | 2012-12-14 | 2014-08-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method for automatic detection of narrow-band signals (versions) |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЛИТВИН-ПОПОВИЧ Л.И. Обнаружение узкополосных сигналов, ж. Радиотехника, 2013, вып.173, с.182-188. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805972C1 (en) * | 2023-03-20 | 2023-10-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" | Method for measuring pulse duration |
RU2807326C1 (en) * | 2023-04-25 | 2023-11-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" | Method for automatic detection of narrow-band signals |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO1992009046A1 (en) | Frequency division, energy comparison signal processing system | |
EP0557660A2 (en) | Signal processor | |
RU2466419C1 (en) | Method of classifying sonar echo signal | |
RU2767183C1 (en) | Method for automatic detection of narrowband signals | |
RU2419968C2 (en) | Method of automatic detection of narrow-band signals | |
CN112505641B (en) | Radar interference signal identification method based on characteristic parameter extraction | |
US4516220A (en) | Pulse deinterleaving signal processor and method | |
RU2549207C2 (en) | Device for detecting hydroacoustic noise signals based on quadrature receiver | |
Yang et al. | Comparative study of coherent, non-coherent, and semi-coherent integration schemes for GNSS receivers | |
US9424858B1 (en) | Acoustic receiver for underwater digital communications | |
CN110299926B (en) | An underwater acoustic signal detection method for low signal-to-noise ratio environment | |
RU2807326C1 (en) | Method for automatic detection of narrow-band signals | |
RU2806655C2 (en) | Method for detecting narrow band signals | |
RU2805972C1 (en) | Method for measuring pulse duration | |
RU2774983C1 (en) | Automatic signal detection method | |
RU2480901C1 (en) | Method for automatic detection of signals | |
EP0343370B1 (en) | Edge effect reduction by smoothing in digital receivers | |
US8532207B2 (en) | Methods and systems for distinguishing a signal of interest from interference signals | |
RU2660219C1 (en) | Method of classifying sonar echo | |
RU2631941C2 (en) | Method of simulated echo detection in radio channels | |
KR20160043437A (en) | Method and apparatus for detecting an impulsive radar interference | |
RU2359411C2 (en) | Method for noiseless reception of phase-manipulated signals | |
RU2525302C1 (en) | Method for automatic detection of narrow-band signals (versions) | |
Vesely et al. | Detection and Parameters Estimation of Binary Phase Shift Keying Signals in Low Signal to Noise Ratio | |
US7627063B2 (en) | Device and method for determining a time of arrival of a receive sequence |