一种脉冲噪声环境中基于广义高斯秩相关的信号检测方法

本发明属于信号处理，具体地说是一种脉冲噪声环境中基于广义高斯秩相关的信号检测方法。

背景技术：

1、在雷达、声纳和通信等信号处理领域，噪声中的信号检测是一项重要的研究课题。传统的信号检测方法，如能量检测器，通常假设背景噪声服从高斯分布。然而，实际系统中的噪声源往往具有明显的脉冲特征，即其概率密度函数具有更厚重的尾部，且在时域上呈现出持续时间短但幅值大的特点，这类噪声被称为脉冲噪声。由于脉冲噪声含有幅度很大的异常值，导致能量检测器出现严重的性能恶化。虽然，目前技术提出基于高斯秩的相关检测器以抑制脉冲噪声中大幅异常值的负面影响，但在脉冲强度较大时，其检测性能仍有待进一步提升。

2、为此，本领域技术人员提出了一种脉冲噪声环境中基于广义高斯秩相关的信号检测方法来解决背景技术提出的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种脉冲噪声环境中基于广义高斯秩相关的信号检测方法，实现脉冲噪声中大幅异常值的抑制，然后通过计算变换后信号的相关函数去构建检验统计量，从而实现在脉冲噪声环境下的高精度信号检测的目的。

2、一种脉冲噪声环境中基于广义高斯秩相关的信号检测方法，包括以下步骤：

3、s1、采集两路接收器观测到的接收信号，并计算所述接收信号的秩统计量和峰度系数；

4、s2、根据所述秩统计量和峰度系数对所述接收信号进行广义高斯秩变换；

5、s3、对变换后的两路信号进行相关运算、构建检验统计量；

6、s4、设定判决门限，基于所述判决门限构建判决模型，将所述检验统计量输入所述判决模型中，确定信号检测结果。

7、优选的，在步骤s1中，所述两路接收器在采样时刻i观测到的接收信号具体为：

8、x(i)＝θ1s(i)+z1(i)；

9、y(i)＝θ2s(i)+z2(i)；

10、i＝1,2,...,n；

11、其中，为两路接收器在时刻i观测到的接收信号，s(i)为待检测的源信号，θl≤1表示对应第l路接收器的信号增益，zl(i)表示对应第l路接收器的背景噪声，l＝1,2表示第l路接收器，n为信号长度。

12、优选的，在步骤s1中，所述计算所述接收信号的秩统计量的公式如下：

13、

14、

15、i＝1,2,...,n；

16、其中，ri表示第一路接收信号x(i)的秩统计量，qi表示第二路接收信号y(i)的秩统计量，n为信号长度，h(·)表示阶跃函数，所述阶跃函数的表达式如下：

17、

18、优选的，在步骤s1中，所述计算两路接收信号的峰度系数的公式如下：

19、

20、其中，表示第一路接收信号的样本均值，表示第二路接收信号的样本均值，kx表示第一路接收信号的峰度系数，ky表示第二路接收信号的峰度系数。

21、优选的，在步骤s2中，所述对两路接收器观测到的接收信号进行广义高斯秩变换具体为：

22、

23、i＝1,2,...,n；

24、其中，φ-1(·)代表标准正态分布累积分布函数φ的逆函数，表示第一路接收信号的截断系数，表示第二路接收信号的截断系数，min表示取最小值函数，max表示取最大值函数，i(·)表示指示函数，该指示函数表达式如下：

25、

26、优选的，在步骤s3中，所述对变换后的两路信号进行相关运算、构建检验统计量具体如下：

27、

28、其中，t表示检验统计量，x′表示第一路变换后信号，y′表示第二路变换后信号。

29、优选的，在步骤s4中，所述基于判决门限构建判决模型具体描述如下：

30、

31、其中，t代表检验统计量，τ代表判决门限，h0表示源信号不存在，h1表示源信号存在。

32、优选的，在步骤s4中，所述将检验统计量输入所述判决模型中，确定信号检测结果的具体描述如下：比较检验统计量和判决门限的大小，若检验统计量t大于判决门限τ，则源信号s存在；若检验统计量t小于判决门限τ，则认为源信号s不存在。

33、一种脉冲噪声环境中基于广义高斯秩相关的信号检测系统，包括：

34、信号采集模块：所述信号采集模块负责采集两路接收器观测到的接收信号；

35、预处理模块，所述预处理模块用于计算接收信号的秩统计量和峰度系数；

36、广义高斯秩变换模块，所述广义高斯秩变换模块用于根据秩统计量和峰度系数对接收信号进行广义高斯秩变换；

37、相关运算与检验统计量构建模块，所述相关运算与检验统计量构建模块对变换后的两路信号进行相关运算，构建检验统计量；

38、判决模块，所述判决模块用于基于设定的判决门限，对检验统计量进行判决，确定信号检测结果。

39、一种处理器，被配置成执行上述的脉冲噪声环境中基于广义高斯秩相关的信号检测方法。

40、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的脉冲噪声环境中基于广义高斯秩相关的信号检测方法。

41、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

42、本发明通过对信号进行广义高斯秩变换，充分抑制了脉冲噪声中大幅异常值对信号检测算法带来的有害影响，在含有脉冲成分的环境噪声下呈现出良好的鲁棒性；在脉冲噪声干扰的环境下，基于广义高斯秩相关的信号检测方法是进行信号检测的有效工具，性能表现十分优越。

技术特征：

1.一种脉冲噪声环境中基于广义高斯秩相关的信号检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述一种脉冲噪声环境中基于广义高斯秩相关的信号检测方法，其特征在于：在步骤s1中，所述两路接收器在采样时刻i观测到的接收信号具体为：

3.如权利要求1所述一种脉冲噪声环境中基于广义高斯秩相关的信号检测方法，其特征在于：在步骤s1中，所述计算所述接收信号的秩统计量的公式如下：

4.如权利要求1所述一种脉冲噪声环境中基于广义高斯秩相关的信号检测方法，其特征在于：在步骤s1中，所述计算两路接收信号的峰度系数的公式如下：

5.如权利要求1所述一种脉冲噪声环境中基于广义高斯秩相关的信号检测方法，其特征在于：在步骤s2中，所述对两路接收器观测到的接收信号进行广义高斯秩变换具体为：

6.如权利要求1所述一种脉冲噪声环境中基于广义高斯秩相关的信号检测方法，其特征在于：在步骤s3中，所述对变换后的两路信号进行相关运算、构建检验统计量具体如下：

7.如权利要求1所述一种脉冲噪声环境中基于广义高斯秩相关的信号检测方法，其特征在于：在步骤s4中，所述基于判决门限构建判决模型具体描述如下：

8.如权利要求1-7任一所述的一种脉冲噪声环境中基于广义高斯秩相关的信号检测系统，其特征在于，包括：

9.一种处理器，其特征在于：被配置成执行根据权利要求1至7中任一项所述的脉冲噪声环境中基于广义高斯秩相关的信号检测方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的脉冲噪声环境中基于广义高斯秩相关的信号检测方法。

技术总结
本发明属于信号处理技术领域，提供了一种脉冲噪声环境中基于广义高斯秩相关的信号检测方法，包括：采集两路接收器观测到的接收信号，并计算所述接收信号的秩统计量和峰度系数；根据所述秩统计量和峰度系数对所述接收信号进行广义高斯秩变换；对变换后的两路信号进行相关运算、构建检验统计量；设定判决门限，基于所述判决门限构建判决模型，将所述检验统计量输入所述判决模型中，确定信号检测结果；本发明通过对信号进行广义高斯秩变换，充分抑制了脉冲噪声中大幅异常值对信号检测算法带来的有害影响，在含有脉冲成分的环境噪声下呈现出良好的鲁棒性；在脉冲噪声干扰的环境下，该方法是进行信号检测的有效工具，性能表现十分优越。

技术研发人员：赖华东,徐今强,罗朋,刘洺辛
受保护的技术使用者：广东海洋大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/2