基于Matlab分析的無線報務(wù)自動糾察裝置

　　無線報務(wù)自動糾察裝置主要對無線電報通信聯(lián)絡(luò)雙方實施糾察，通過對通信雙方信號的實時識別，對照無線電報通信規(guī)則進(jìn)行糾察。收信機(jī)接收無線信號，通過控制器選擇進(jìn)入語音信號采集卡，進(jìn)行實時處理、分析、識別，達(dá)到糾察無線報務(wù)的目的。無線報務(wù)自動糾察控制器由單片機(jī)設(shè)計實現(xiàn)，完成信號檢測、收信機(jī)控制等功能;無線報務(wù)自動糾察軟件由Visual C++6.0調(diào)用Matlab生成的DLL編程實現(xiàn)，實現(xiàn)報務(wù)糾察、存儲、統(tǒng)計等功能，是該裝置的核心。

　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

　　該裝置由硬件、軟件兩部分組成。前端采用單片機(jī)實現(xiàn)控制器;后端采用：Matlab處理、分析并封裝成DLL文件，經(jīng)Visual C++使用，構(gòu)成報文分析識別軟件?？傮w系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　2 Matlab分析過程

　　2.1 信號預(yù)處理

　　進(jìn)入計算機(jī)的信號，不能滿足信號處理的要求，必須首先進(jìn)行變換處理，變換處理包括：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、預(yù)加重、加窗處理、濾波處理。

　　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 使用8位采樣位采集到的數(shù)據(jù)，其范圍是0～255，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，使其范圍為：-128～+128，經(jīng)過歸一化處理，成為-1.0～+1.0范圍。

　　預(yù)加重 為使信號具有一定的可處理性而采用的一種前期處理辦法，其公式為：

　　分幀 信號進(jìn)行分幀、加窗使其具有短時處理的基礎(chǔ)。取幀長為256，幀移為128。對分幀進(jìn)行預(yù)加窗處理。

　　濾波處理 使用帶通濾波器，保留信號中有效頻率成分，過濾無效頻率成分。

　　2.2 特征參數(shù)的提取與分析

　　特征參數(shù)的提取包括短時功率譜和短時頻譜等，短時功率譜和短時頻譜均基于FFT變換，可以選擇其中一種，如圖2所示。

　　圖2分別描述了：

　　(1)受噪聲影響的原始信號：x=sin(2*π*50*t)+sin(2*7π*120*t)

　　(2)FFT頻譜：y=FFT(y，512);

　　(3)功率譜分析：P=y*conj(y)/512;

　　(4)Matlab功率譜估計：m_PSD-PSD(y);

　　(5)Matlab頻譜：spec=Specgram(x)

　　使用Matlab頻譜(Specgram)進(jìn)行分析可以獲取最優(yōu)的特性。

　　2.3 頻率自適應(yīng)確定算法

　　電報碼的頻率特征：從頻譜分析來看，電報碼的頻率集中在某幾個頻段上。在算法中，算法會自動去尋找頻率信號最好的頻段來做為確定頻率的參數(shù)。頻率自適應(yīng)確定算法用來確定信號一次諧波的頻率。其算法流程如圖3所示。

　　算法描述：查看頻率數(shù)據(jù)序列的長度是否夠5個數(shù)據(jù)，如果夠5個數(shù)據(jù)，則對最后4個數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，看最后4個數(shù)據(jù)是不是相同，并且頻率都大于FHz(FHz是經(jīng)驗值)，不夠則繼續(xù)等待數(shù)據(jù)。如果上一步結(jié)果為假，則重復(fù)上一步;如果為真，則看當(dāng)前是電子鍵還是手鍵，如果為手鍵，根據(jù)手鍵的頻率特點，則頻率已確定，如果是電子鍵，則還需要再進(jìn)行一次頻率確定。

　　2.4 頻率序列二值化、規(guī)整

　　頻率序列規(guī)整、量化算法是在頻率確定算法的基礎(chǔ)之上，對頻率序列進(jìn)行規(guī)整、二值化處理，使頻率數(shù)據(jù)序列更易于計算機(jī)處理。其算法的流程如圖4，圖5所示。

　　算法簡要描述：頻率序列規(guī)整算法主要對頻率數(shù)據(jù)序列中的一些數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾與規(guī)整;頻率序列二值化算法主要對頻率序列數(shù)據(jù)進(jìn)行0，1化。

　　2.5 報文自適應(yīng)識別算法

　　報文自適應(yīng)識別算法中有4個經(jīng)驗值，分別是：長0(點)、長1(劃)、短0(點)、短1(劃)。其算法流程如圖6所示。

　　算法簡要描述：從量化序列中取一個數(shù)據(jù)，先判斷是0還是1，如果是1，則判斷是"點"還是"劃";如果是0，則判斷是"短空"還是"長空"，如果是短空，則添加到S1里，如果是"長空"則取出S1進(jìn)行識別。同時以經(jīng)驗值為基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)前的量化值，對平均值進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整、適應(yīng)。

　　2.6 報文糾察算法

　　對報文、報底的糾察涉及到對報文、報底的長度補(bǔ)齊、對比。我們采用回溯算法，就是把報文和報底按4位一組分開，然后對組進(jìn)行按位匹配、比較，不匹配的地方用空格補(bǔ)齊。

　　3 結(jié) 語

　　該裝置主要采用基于Matlab的分析、處理、識別技術(shù)，并將分析處理識別結(jié)果封裝成DLL文件，通過Visual C++6.0調(diào)用，構(gòu)成前端控制、后端處理的自動糾察臺，實現(xiàn)對無線電報信號的自動糾察。該裝置在無線報務(wù)信號分析上，具有界面直觀、糾察效率高、裝置可靠性高等優(yōu)點，可以適用于類似系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)，具有廣泛的應(yīng)用價值。