本發(fā)明涉及通信，具體而言，尤其涉及基于斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣反特征值的信號檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在通信技術(shù)領(lǐng)域，信號檢測是信號處理的核心任務(wù)之一，其目的是從復(fù)雜的背景噪聲中識別出有用信號的存在與否。信號檢測的準確性和可靠性對于后續(xù)的參數(shù)估計、編碼識別等操作至關(guān)重要。信號檢測方法通常需要考慮噪聲的統(tǒng)計特性，以優(yōu)化檢測性能。在理想情況下，背景噪聲通常假設(shè)為高斯分布，此時傳統(tǒng)的能量檢測器能夠達到較好的性能表現(xiàn)。然而，實際通信環(huán)境中的噪聲往往更為復(fù)雜，尤其是脈沖噪聲的存在，對信號檢測提出了新的挑戰(zhàn)。

2、目前，能量檢測器因其易實現(xiàn)、結(jié)構(gòu)簡單、理論完備等優(yōu)良特性，被廣泛應(yīng)用于信號檢測領(lǐng)域。能量檢測器通過測量信號的能量來判斷信號的存在與否。當背景噪聲服從高斯分布時，能量檢測器能夠有效地檢測出有用信號，具有較高的檢測精度和較低的誤報率。此外，能量檢測器的實現(xiàn)不需要對信號的先驗知識進行假設(shè)，因此在實際應(yīng)用中具有廣泛的適用性。

3、然而，在真實環(huán)境中，噪聲源往往呈現(xiàn)出脈沖特性，即包含一些持續(xù)時間短但幅值很大的異常值。這些異常值會淹沒有用信號成分，導(dǎo)致系統(tǒng)信噪比迅速降低。在這種情況下，傳統(tǒng)的能量檢測器由于對脈沖噪聲的敏感性，其檢測性能會顯著下降，甚至完全失效。脈沖噪聲的存在使得傳統(tǒng)的信號檢測方法無法有效區(qū)分信號和噪聲，從而無法準確地識別出有用信號的存在與否。因此，現(xiàn)有的信號檢測技術(shù)在面對脈沖干擾時存在明顯的不足，無法滿足實際通信環(huán)境中對信號檢測的高要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，提供一種脈沖干擾下的斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣反特征值的信號檢測方法，本發(fā)明使用信號的斯皮爾曼秩相關(guān)變換去抑制脈沖噪聲的負面影響，然后通過計算斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣的反特征值之和來設(shè)計相應(yīng)的統(tǒng)計量，進而實現(xiàn)在脈沖干擾下的高性能信號檢測。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

3、一種基于斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣反特征值的信號檢測方法，包括：

4、s1、獲取多路傳感器接收到的觀測信號；

5、s2、計算任意兩路信號的斯皮爾曼秩相關(guān)系數(shù)，形成斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣；

6、s3、獲取斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣的特征值，并計算出相應(yīng)的反特征值；

7、s4、基于反特征值之和，計算統(tǒng)計量；

8、s5、設(shè)定檢測閾值，并對比統(tǒng)計量和檢測閾值的大小，完成檢測過程。

9、進一步地，步驟s1中，獲取的觀測信號具體為：

10、

11、其中，表示第路傳感器在采樣時刻接收到的觀測信號，表示待檢測的源信號，表示第路傳感器的增益系數(shù)，表示背景噪聲，，表示信號長度，，表示傳感器的數(shù)量。

12、進一步地，步驟s2，具體包括：

13、s21、計算任意兩路信號的斯皮爾曼秩相關(guān)系數(shù)，計算公式如下：

14、

15、其中，表示第路信號和第路信號之間的斯皮爾曼秩相關(guān)系數(shù)，表示在第路信號中的秩統(tǒng)計量，表示在第路信號中的秩統(tǒng)計量；，，表示傳感器的數(shù)量；表示信號長度；

16、s22、基于步驟s21計算的斯皮爾曼秩相關(guān)系數(shù)，形成斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣，公式如下：

17、

18、其中，表示斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣，表示第一路信號和第二路信號之間的斯皮爾曼秩相關(guān)系數(shù)，表示第一路信號和第路信號之間的斯皮爾曼秩相關(guān)系數(shù)，表示第二路信號和第一路信號之間的斯皮爾曼秩相關(guān)系數(shù)，表示第二路信號和第路信號之間的斯皮爾曼秩相關(guān)系數(shù)，表示第路信號和第一路信號之間的斯皮爾曼秩相關(guān)系數(shù)，表示第路信號和第二路信號之間的斯皮爾曼秩相關(guān)系數(shù)。

19、進一步地，步驟s3，具體包括：

20、s31、獲取斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣的個特征值，其中，；

21、s32、基于獲取的個特征值，計算出相應(yīng)的反特征值，計算公式如下：

22、

23、其中，表示第個反特征值，，表示下取整符號，表示傳感器的數(shù)量；表示斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣的第個特征值，表示斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣的第個特征值。

24、進一步地，步驟s4中，基于反特征值之和，計算統(tǒng)計量，計算公式如下：

25、

26、其中，表示統(tǒng)計量。

27、進一步地，步驟s5，具體包括：

28、s51、設(shè)定檢測閾值，記為，

29、s52、對比統(tǒng)計量和檢測閾值的大小，若，則表示源信號存在；若，則表示源信號不存在。

30、本發(fā)明還提供了一種基于所述基于斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣反特征值的信號檢測方法實現(xiàn)的基于斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣反特征值的信號檢測系統(tǒng)，包括：

31、信號獲取模塊，用于獲取多路傳感器接收到的觀測信號；

32、斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣計算模塊，用于計算任意兩路信號的斯皮爾曼秩相關(guān)系數(shù)，形成斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣；

33、特征值獲取與反特征值計算模塊，用于獲取斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣的特征值，并計算出相應(yīng)的反特征值；

34、統(tǒng)計量計算模塊，用于基于反特征值之和，計算統(tǒng)計量；

35、檢測模塊，用于設(shè)定檢測閾值，并對比統(tǒng)計量和檢測閾值的大小，完成檢測過程。

36、較現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

37、本發(fā)明通過斯皮爾曼秩相關(guān)變換實現(xiàn)了脈沖噪聲中大幅異常值的有效抑制，并基于斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣的反特征值之和來計算統(tǒng)計量，在脈沖干擾下呈現(xiàn)出優(yōu)良的穩(wěn)健性。因此，在含有脈沖成分的環(huán)境噪聲下，基于斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣反特征值的信號檢測方法具有優(yōu)良的檢測性能。

38、基于上述理由本發(fā)明可在通信等領(lǐng)域廣泛推廣。

技術(shù)特征：

1.基于斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣反特征值的信號檢測方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣反特征值的信號檢測方法，其特征在于，步驟s1中，獲取的觀測信號具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣反特征值的信號檢測方法，其特征在于，步驟s2，具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣反特征值的信號檢測方法，其特征在于，步驟s3，具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣反特征值的信號檢測方法，其特征在于，步驟s4中，基于反特征值之和，計算統(tǒng)計量，計算公式如下：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣反特征值的信號檢測方法，其特征在于，步驟s5，具體包括：

7.一種基于權(quán)利要求1-6中任意一項權(quán)利要求所述基于斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣反特征值的信號檢測方法實現(xiàn)的基于斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣反特征值的信號檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣反特征值的信號檢測方法及系統(tǒng)。本發(fā)明方法，包括：獲取多路傳感器接收到的觀測信號；計算任意兩路信號的斯皮爾曼秩相關(guān)系數(shù)，形成斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣；獲取斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣的特征值，并計算出相應(yīng)的反特征值；基于反特征值之和，計算統(tǒng)計量；設(shè)定檢測閾值，并對比統(tǒng)計量和檢測閾值的大小，完成檢測過程。本發(fā)明使用信號的斯皮爾曼秩相關(guān)變換去抑制脈沖噪聲的負面影響，通過計算斯皮爾曼秩相關(guān)矩陣的反特征值之和來設(shè)計相應(yīng)的統(tǒng)計量，進而實現(xiàn)在脈沖干擾下的高性能信號檢測。本發(fā)明具有較強的抗脈沖噪聲魯棒性，能夠在含有脈沖成分的背景噪聲下進行信號檢測。

技術(shù)研發(fā)人員：賴華東
受保護的技術(shù)使用者：廣東海洋大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15