一种基于滑窗方差轨迹的射频信号发射时刻检测方法技术

本发明专利技术一种基于滑窗方差轨迹的射频信号发射时刻检测方法，属于信息安全技术领域，获取射频信号；对射频信号进行预处理，得到预处理后的射频信号；采用滑动窗口得到预处理后的射频信号对应的方差轨迹；计算方差轨迹的后验概率密度；判断后验概率密度与射频信号均值大小关系，得到射频信号的发射时刻,本方法同时方差轨迹对噪声干扰具有较好的鲁棒性，其后验概率密度密度曲线具有较强的脉冲压缩特性，即使在低信噪比的恶劣环境下仍能检测瞬态信号起点的位置，并且不需要为假设检验定义阈值和非参数估计，具有更强的适应性和推广性。具有更强的适应性和推广性。具有更强的适应性和推广性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于滑窗方差轨迹的射频信号发射时刻检测方法


[0001]本专利技术涉及信息安全
，尤其涉及一种基于滑窗方差轨迹的射频信号发射时刻检测方法。

技术介绍

[0002]随着物联网技术的飞速发展，万物互联已经成为时代发展的必然趋势，无线通信技术也成为了我们生活中必不可少的一部分。然而，因为无线通信技术的开放性，使其更容易受到攻击和威胁，网络安全问题成为了人们关注的重点。射频指纹(Radio Frequency Fingerprinting，RFF)是对接收到的射频信号进行分析后得到的设备独特的特征，以实现对目标设备的识别和认证。射频指纹识别技术一经提出就受到了国内外的广泛关注。现有的射频指纹技术根据其提取特征的目标信号区间被分为瞬态射频指纹技术以及稳态射频指纹技术。其中针对瞬态信号的起始点检测问题对瞬态信号能否被正确提取起到了极为重要的影响。
[0003]目前针对瞬态检测问题，常用的方法有下列6种：短时能量检测(Short
‑
Time Energy Detection,STED)、贝叶斯步长变化检测(Bayesian Step Change Detection,BSCD)、贝叶斯斜坡变化检测(Bayesian Ramp Change Detection，BRCD)、方差分形维数阈值检测(Variance Fractal Dimension Threshold Detection，VFDTD)、相位检测(Phase Detection，PD)和均值变化点检测(Mean Change Point Detection，MCPD)，其中贝叶斯步长变化检测是根据采样数据的分形特征，来检测瞬态信号的起始点。在这种方法中，利用Higuchi的方法来计算信号连续段的分形维数,但是像瞬态这样的非平稳信号不是纯粹的分形，它的分形是时变的,因此用多重分形处理具有局部分形维数的信号,该方法计算复杂，运算速度较慢，并且对小幅度瞬态信号的检测能力较差。

技术实现思路

[0004]为了解决贝叶斯步长变化检测因计算信号连续部分的局部分形维数而存在的计算复杂度高，运算速度较慢的缺陷，本专利技术提供本专利技术采用的技术方案是：一种基于滑窗方差轨迹的射频信号发射时刻检测方法，包括以下步骤：
[0005]获取射频信号；
[0006]对所述射频信号进行预处理，得到预处理后的射频信号；
[0007]采用滑动窗口得到预处理后的射频信号对应的方差轨迹；
[0008]计算方差轨迹的后验概率密度；
[0009]判断后验概率密度与射频信号均值大小关系，得到射频信号的发射时刻。
[0010]进一步地：所述对所述射频信号进行预处理，包括以下步骤：
[0011]通过带通滤波器，对所述射频信号进行滤波；
[0012]对滤波后的射频信号，进行归一化处理。
[0013]进一步地：所述采用滑动窗口得到预处理后的射频信号对应的方差轨迹，包括以
下步骤：
[0014]利用滑动窗口对预处理后的射频信号进行分割，得到相应的截短时间信号序列；
[0015]计算相应的截短时间信号序列幅度方差，得到标量，在对标量取对数，随着滑窗起点的移动，就得到对应的方差轨迹。
[0016]进一步地：所述计算方差轨迹的后验概率密度采用后验概率密度公式如下：
[0017][0018]其中：p({m}|V)为后验概率密度，m为后验概率密度最大值对应的离散样本点索引号；V(i)＝log(V
sd
(i)),V
sd
(i)为标量，N表示射频信号的长度，i表示离散样本点的索引号。
[0019]进一步地，所述判断后验概率密度与射频信号均值大小关系，得到射频信号的发射时刻包括：
[0020]当后验概率密度的最大值大于射频信号均值，则后验概率密度最大值所对应的离散样本点索引号即为瞬态信号的起始时刻；否则，射频信号是纯噪声。
[0021]一种基于滑窗方差轨迹的射频信号发射时刻检测装置，包括：
[0022]获取模块：用于获取射频信号；
[0023]预处理模块，用于对所述射频信号进行预处理，得到预处理后的射频信号；
[0024]计算模块I：用于采用滑动窗口得到预处理后的射频信号对应的方差轨迹；
[0025]计算模块II：用于计算方差轨迹的后验概率密度；
[0026]判断模块，用于判断后验概率密度与射频信号均值大小关系，得到射频信号的发射时刻。
[0027]本专利技术提供的一种基于滑窗方差轨迹的射频信号发射时刻检测方法，具有以下优点：通过本专利技术方法，确定了瞬态信号的起始点位置，在简化贝叶斯步长变化检测方法复杂度的同时，保证了信号目标区域的检测精度，并且进一步提升了贝叶斯步长变化检测方法速度，对瞬态信号的起始点检测较为准确。同时方差轨迹对噪声干扰具有较好的鲁棒性，其后验概率密度密度曲线具有较强的脉冲压缩特性，即使在低信噪比的恶劣环境下仍能检测瞬态信号起点的位置，并且不需要为假设检验定义阈值和非参数估计，具有更强的适应性和推广性。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术的方法流程图；
[0030]图2(a)为本专利技术在高信噪比下的方差轨迹图，(b)为本专利技术在高信噪比下的后验概率密度图；
[0031]图3(a)为本专利技术在低信噪比下的方差轨迹图，(b)为本专利技术在低信噪比下的后验概率密度图；
[0032]图4(a)为贝叶斯步长变化检测在高信噪比下的方差轨迹图，(b)为本专利技术在高信噪比下的后验概率密度图；
[0033]图5(a)为贝叶斯步长变化检测在低信噪比下的方差轨迹图，(b)为本专利技术在低信噪比下的后验概率密度图。
具体实施方式
[0034]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0035]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于滑窗方差轨迹的射频信号发射时刻检测方法，其特征在于：包括以下步骤：获取射频信号；对所述射频信号进行预处理，得到预处理后的射频信号；采用滑动窗口得到预处理后的射频信号对应的方差轨迹；计算方差轨迹的后验概率密度；判断后验概率密度与射频信号均值大小关系，得到射频信号的发射时刻。2.根据权利要求1所述的一种基于滑窗方差轨迹的射频信号发射时刻检测方法，其特征在于：所述对所述射频信号进行预处理，包括以下步骤：通过带通滤波器，对所述射频信号进行滤波；对滤波后的射频信号，进行归一化处理。3.根据权利要求1所述的一种基于滑窗方差轨迹的射频信号发射时刻检测方法，其特征在于：所述采用滑动窗口得到预处理后的射频信号对应的方差轨迹，包括以下步骤：利用滑动窗口对预处理后的射频信号进行分割，得到相应的截短时间信号序列；计算相应的截短时间信号序列幅度方差，得到标量，在对标量取对数，随着滑窗起点的移动，就得到对应的方差轨迹。4.根据权利要求1所述的一种基于滑窗方差轨迹的射频信号发射时刻检测方法，其特征在于：所述计算方差轨迹的后验概率密...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晶泊，郭小晨，郑晓涵，王晓烨，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：