[0004] 本发明的目的是针对上述问题,提供一种基于时频谱熵的跳频信号感知方法。
[0005] 为达到上述目的,本发明采用了下列技术方案:
[0006] 一种基于时频谱熵的跳频信号感知方法,该方法包括以下步骤:
[0007] S1.接收机截获观测信号;
[0008] S2.获取观测信号的短时傅里叶变换STFTx(m,n),并计算时频谱Px(m,n);
[0009] S3.将时频谱Px(m,n)的不同频率分量在所有时间点的功率进行累加,得到只与频率相关的平均功率谱
[0010] S4.在原时频谱Px(m,n)上减去对应频率的平均功率谱 得到时频对消谱Psub(m,n);
[0011] S5.对所得到的时频对消谱Psub(m,n)进行归一化处理,并计算得到的时频谱的信息熵H;
[0012] S6.将时频对消谱的信息熵H与门限比较,进行跳频信号感知。
[0013] 在上述的基于时频谱熵的跳频信号感知方法中,步骤S1中,所截获的观测信号可能包含跳频信号,所述的跳频信号为公式(1)
[0014]
[0015] 其中,T为总观测时间,0≤t≤T,K为观测时间内的总跳数,TH为跳周期,a(t)为基带复包络,As为跳频信号的幅度,fk和 分别表示第k跳的载波频率和相位,
[0016]
[0017] 在上述的基于时频谱熵的跳频信号感知方法中,步骤S1中,所截获的观测信号可能包含定频信号,所述定频信号为公式(2)
[0018]
[0019] 其中,AJ、fJ和 分别表示为定频信号的幅度、载波频率和相位。
[0020] 在上述的基于时频谱熵的跳频信号感知方法中,步骤S1中,通过以下方式确定所述的观测信号:
[0021] 对于给定的连续信号x(t),其短时傅里叶变换表示为公式(3):
[0022]
[0023] 其中h(t)是窗函数,h*(t)是它的共轭形式;
[0024] 令仅存在噪声的假设为H0,噪声中存在跳频信号和定频信号的假设为H1,得到接收机截获的观测信号为公式(4):
[0025]
[0026] 则观测信号的短时傅里叶变换表示为公式(5):
[0027]
[0028] 在上述的基于时频谱熵的跳频信号感知方法中,在步骤S2中,通过以下方式获取所述的短时傅里叶变换STFTx(m,n):
[0029] 对观测信号x(t)进行采样,窗长为P,每次滑动一定的长度,计算得到其短时傅里叶变换STFTx(m,n);
[0030] 通过以下方式计算所述的时频谱Px(m,n):
[0031] 对观测信号的短时傅里叶变换进行取模值平方计算,即令时频谱为Px(m,n)=|2
STFTx(m,n)|,其中,频率维度m=1,2,...,M,M=P/2,时间维度n=1,2,...,N。
[0032] 在上述的基于时频谱熵的跳频信号感知方法中,步骤S3中,通过以下公式(6)获得只与频率相关的平均功率谱
[0033]
[0034] 在上述的基于时频谱熵的跳频信号感知方法中,步骤S4中,通过以下公式(7)得到时频对消谱Psub(m,n):
[0035]
[0036] 在上述的基于时频谱熵的跳频信号感知方法中,步骤S5中,通过以下公式(8)对所得到的时频对消谱进行归一化处理,以避免噪声方差对信号感知结果产生影响:
[0037]
[0038] 在上述的基于时频谱熵的跳频信号感知方法中,步骤S5中,通过以下方式计算时频谱的信息熵H。
[0039]
[0040] 在上述的基于时频谱熵的跳频信号感知方法中,步骤S6中,通过以下规则进行跳频信号感知:若H<λ时,则判跳频信号存在;反之,则判跳频信号不存在。其中,λ为门限,由根据给定的虚警概率确定。
[0041] 本发明的优点在于:
[0042] 1、提出了一种基于时频谱熵的跳频信号感知方法,将短时傅里叶变换、时频对消方法与信息熵特点结合起来,具有有效性和实用性等优点。
[0043] 2、提出改进的时频对消算法,减少了定频信号对跳频信号感知结果的影响。
[0044] 3、充分利用噪声、定频信号和跳频信号的对消时频谱信息熵的差异性,使得跳频信号在低信噪比下仍能获得较高的识别率。