本發(fā)明涉及電磁信號檢測，具體是一種瞬態(tài)脈沖信號檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在高速飛行時，飛行器與空間粒子持續(xù)撞擊摩擦，會在表面沉積大量靜電荷，表面電位可高達100～300kv。當電位差達到大氣環(huán)境的擊穿閾值時，會產(chǎn)生電暈放電，向空間輻射電磁脈沖。脈沖輻射電場的時域波形呈衰減振蕩形式，以飛行器尾翼放電刷的電暈放電為代表，信號的時域波形服從指數(shù)衰減振蕩分布。放電信號的持續(xù)時間約為600ns左右，具有比較明顯的非平穩(wěn)性、隨機性和非周期性特征。電磁脈沖輻射頻譜分布較寬，主要在500mhz以下，能量分布主要集中在200mhz以內(nèi)，信號頻譜在40mhz和140mhz左右出現(xiàn)穩(wěn)定的波峰，波峰位置不隨氣壓放電電壓極性的改變而顯著變化。高速飛行器飛行過程中產(chǎn)生的瞬態(tài)電磁脈沖輻射信號，通過檢測微弱瞬態(tài)放電信號可實現(xiàn)空中目標檢測。但隨著傳輸距離的增加，電磁脈沖輻射電場逐漸衰減，淹沒在背景噪聲和干擾中，從而影響局部放電目標的探測和定位。

2、在實際的工程應(yīng)用中，當被檢測目標信號的距離較遠的條件下，容易受到其他非目標干擾源信號的影響，接收到目標放電產(chǎn)生的瞬態(tài)電磁脈沖信號的信噪比極低，淹沒于背景噪聲和干擾。因此，針對瞬態(tài)電磁脈沖信號的檢測問題成為強噪聲背景下的微弱瞬態(tài)脈沖信號檢測問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種瞬態(tài)脈沖信號檢測系統(tǒng)及方法，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的難以在強噪聲背景下實現(xiàn)微弱瞬態(tài)脈沖信號檢測等問題。

2、本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：

3、一種瞬態(tài)脈沖信號檢測系統(tǒng)，包括依次通信連接的天線、接收機、信號檢測設(shè)備，接收機包括信號采集模塊，信號檢測設(shè)備包括相互通信連接的瞬態(tài)脈沖信號特征提取模塊、信號判別模塊。

4、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，瞬態(tài)脈沖信號特征提取模塊用于采用耦合性duffing振子模型提取待檢測瞬態(tài)脈沖信號特征，信號判別模塊用于采用支持向量機分類判別算法模型對待檢測瞬態(tài)脈沖信號特征進行訓練獲得分類判別結(jié)果，實現(xiàn)有無瞬態(tài)脈沖信號的判別。

5、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，信號檢測設(shè)備包括幅值調(diào)整模塊，信號采集模塊、幅值調(diào)整模塊、瞬態(tài)脈沖信號特征提取模塊依次通信連接。

6、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，接收機包括濾波器，天線、濾波器、信號采集模塊依次通信連接。

7、一種瞬態(tài)脈沖信號檢測方法，采用所述的一種瞬態(tài)脈沖信號檢測系統(tǒng)檢測瞬態(tài)電磁脈沖輻射信號。

8、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，包括以下步驟：

9、s1，信號接收：接收機對天線發(fā)送的待檢測瞬態(tài)脈沖信號進行信號采集，并將待檢測瞬態(tài)脈沖信號輸入至信號檢測設(shè)備；

10、s2，信號檢測：信號檢測設(shè)備對待檢測瞬態(tài)脈沖信號采用耦合性duffing振子模型提取待檢測瞬態(tài)脈沖信號特征，然后采用支持向量機分類判別算法模型對待檢測瞬態(tài)脈沖信號特征進行訓練獲得分類判別結(jié)果，實現(xiàn)有無瞬態(tài)脈沖信號的判別。

11、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s2中，瞬態(tài)脈沖信號特征提取模塊采用耦合duffing振子模型計算得到信號的相位數(shù)據(jù)序列，然后獲取耦合振子與相位中心x軸截面相交的運動軌跡線段，計算交點，從而得到截面軌跡點序列；再將截面軌跡序列點的x軸坐標進行統(tǒng)計，組合形成當前瞬態(tài)脈沖信號的瞬態(tài)脈沖信號特征。

12、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s2中，耦合性duffing振子模型的方程為：

13、

14、或，

15、

16、其中，x1表示第一個duffing振子隨時間變化的變量，x2表示第二個duffing振子隨時間變化的變量，t表示時間，δ1表示第一個duffing振子的阻尼系數(shù)，δ2表示第二個duffing振子的阻尼系數(shù)，α1表示第一個duffing振子的第一勢函數(shù)參數(shù)，α2表示第二個duffing振子的第二勢函數(shù)參數(shù)，β1表示第一個duffing振子的第一勢函數(shù)參數(shù)，β2表示第二個duffing振子的第二勢函數(shù)參數(shù)，γ1表示第一個duffing振子的策動力幅值，γ2表示第二個duffing振子的策動力幅值，ω1表示第一個duffing振子的策動力角頻率，ω2表示第二個duffing振子的策動力角頻率，ε1表示第一個duffing振子的耦合系數(shù)，ε2表示第二個duffing振子的耦合系數(shù)，sn(t)表示疊加在第一個duffing振子上的待檢測信號。

17、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s2中，非線性恢復(fù)力強耦合性duffing振子模型的方程為：

18、

19、其中，x1和y1表示兩個第一個duffing振子隨時間變化的變量，表示x1的一階導數(shù)，k表示耦合系數(shù)，表示y1的一階導數(shù)，δ1表示第一個duffing振子的阻尼系數(shù)，α1表示第一個duffing振子的第一勢函數(shù)參數(shù)，β1表示第一個duffing振子的第二勢函數(shù)參數(shù)，γ1表示第一個duffing振子的策動力幅值，ω1表示第一個duffing振子的策動力角頻率，t表示時間，sn(t)表示疊加在第一個duffing振子上的待檢測信號；x2和y2表示兩個第二個duffing振子隨時間變化的變量，表示x2的一階導數(shù)，表示y2的一階導數(shù)，δ2表示第二個duffing振子的阻尼系數(shù)，α2表示第二個duffing振子的第一勢函數(shù)參數(shù)，β2表示第二個duffing振子的第二勢函數(shù)參數(shù)，γ2表示第二個duffing振子的策動力幅值，ω2表示第二個duffing振子的策動力角頻率。

20、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，采用的瞬態(tài)脈沖信號檢測系統(tǒng)中，信號檢測設(shè)備包括幅值調(diào)整模塊，信號采集模塊、幅值調(diào)整模塊、瞬態(tài)脈沖信號特征提取模塊依次通信連接，步驟s2中，具體幅值調(diào)整方式為：

21、y＝sum(y(n)2)/len(y(n))

22、

23、其中，y表示信號總能量，sum(·)表示取和操作，y(n)表示待測信號序列，len(·)表示序列長度，refx表示參考信號幅度水平。

24、本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果：

25、(1)本發(fā)明通過高增益天線以及高溫超導濾波器，在系統(tǒng)前端即優(yōu)化信號接收系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，盡可能的提升系統(tǒng)的接收信噪比水平；

26、(2)在信號檢測中，幅值調(diào)整模塊與瞬態(tài)脈沖信號特征提取模塊聯(lián)動結(jié)合，以最優(yōu)化形式提升混沌duffing振子模型的檢測能力；

27、(3)基于耦合duffing振子系統(tǒng)獲取信號數(shù)據(jù)對應(yīng)的混沌相位圖數(shù)據(jù)分布，利用相位中心截面獲取軌跡點序列提取當前信號數(shù)據(jù)的實時瞬態(tài)特征信息，并利用支持向量機分類判別算法進行檢測判別；與通常的瞬態(tài)信號duffing振子檢測模型相比，提升了檢測性能，滿足了信號實時檢測處理的需求。

技術(shù)特征：

1.一種瞬態(tài)脈沖信號檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括依次通信連接的天線、接收機、信號檢測設(shè)備，接收機包括信號采集模塊，信號檢測設(shè)備包括相互通信連接的瞬態(tài)脈沖信號特征提取模塊、信號判別模塊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種瞬態(tài)脈沖信號檢測系統(tǒng)，其特征在于，瞬態(tài)脈沖信號特征提取模塊用于采用耦合性duffing振子模型提取待檢測瞬態(tài)脈沖信號特征，信號判別模塊用于采用支持向量機分類判別算法模型對待檢測瞬態(tài)脈沖信號特征進行訓練獲得分類判別結(jié)果，實現(xiàn)有無瞬態(tài)脈沖信號的判別。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種瞬態(tài)脈沖信號檢測系統(tǒng)，其特征在于，信號檢測設(shè)備包括幅值調(diào)整模塊，信號采集模塊、幅值調(diào)整模塊、瞬態(tài)脈沖信號特征提取模塊依次通信連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種瞬態(tài)脈沖信號檢測系統(tǒng)，其特征在于，接收機包括濾波器，天線、濾波器、信號采集模塊依次通信連接。

5.一種瞬態(tài)脈沖信號檢測方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1至4任一項所述的一種瞬態(tài)脈沖信號檢測系統(tǒng)檢測瞬態(tài)電磁脈沖輻射信號。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種瞬態(tài)脈沖信號檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種瞬態(tài)脈沖信號檢測方法，其特征在于，步驟s2中，瞬態(tài)脈沖信號特征提取模塊采用耦合duffing振子模型計算得到信號的相位數(shù)據(jù)序列，然后獲取耦合振子與相位中心x軸截面相交的運動軌跡線段，計算交點，從而得到截面軌跡點序列；再將截面軌跡序列點的x軸坐標進行統(tǒng)計，組合形成當前瞬態(tài)脈沖信號的瞬態(tài)脈沖信號特征。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種瞬態(tài)脈沖信號檢測方法，其特征在于，步驟s2中，耦合性duffing振子模型的方程為：

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種瞬態(tài)脈沖信號檢測方法，其特征在于，步驟s2中，非線性恢復(fù)力強耦合性duffing振子模型的方程為：

10.根據(jù)權(quán)利要求6至9任一項所述的一種瞬態(tài)脈沖信號檢測方法，其特征在于，采用的瞬態(tài)脈沖信號檢測系統(tǒng)中，信號檢測設(shè)備包括幅值調(diào)整模塊，信號采集模塊、幅值調(diào)整模塊、瞬態(tài)脈沖信號特征提取模塊依次通信連接，步驟s2中，具體幅值調(diào)整方式為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電磁信號檢測技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種瞬態(tài)脈沖信號檢測系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括依次通信連接的天線、接收機、信號檢測設(shè)備，接收機包括信號采集模塊，信號檢測設(shè)備包括相互通信連接的瞬態(tài)脈沖信號特征提取模塊、信號判別模塊。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的難以在強噪聲背景下實現(xiàn)微弱瞬態(tài)脈沖信號檢測等問題。

技術(shù)研發(fā)人員：葉李,朱國富,梅勇兵,朱利,張胤,趙巖,李夏琴,李永波,叢迅超,崔燕
受保護的技術(shù)使用者：中國電子科技集團公司第十研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15