【正文】 時分式高得多。 只要設(shè)置不同的識別碼 ID，就可以產(chǎn)生不同的偽隨機碼來控制擴頻調(diào)制，做到互不干擾的同時通信。 使用高增益天線點對點傳輸距離可達 2040 公里，支持各種常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 16 系統(tǒng) 原理 擴頻系統(tǒng)可以看作是兩個調(diào)制過程，第一步，使用傳統(tǒng)的調(diào)制方式調(diào)制有效信號；第二步，使用擴頻編碼調(diào)制載波，使其擴展到一個非常大的帶寬內(nèi)，實現(xiàn)頻譜展寬。 圖 無線通信單元結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng) 特點 實用性：能充分提高工作效率和效益； 開放性：符合開放性規(guī)范，具有標(biāo)準(zhǔn)的 10M/100MbaseT接口； 繼承性：保護并集成原有設(shè)備到本系統(tǒng)，未來系統(tǒng)升級時，現(xiàn)有設(shè)備均可再集成利用； 安全性：保證信息安全、防止信息丟失和被竊； 可靠性：具有強容錯能力，單點故障不影響全網(wǎng)絡(luò)的正常運行； 可管理性及可維護性：具有較強的網(wǎng)絡(luò)管理功能，對系統(tǒng)運行情況可實時進行巡查，支持 Remote control（遠程控制）； 對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 17 靈活性及可擴展性：易于增加新的設(shè)備； 標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化：符合 IEEE IEEE 準(zhǔn)。 擴頻的以上特點完全適合本系統(tǒng)的高速實時、遠距離傳輸、數(shù)據(jù)保密、低功耗 、等要求 系統(tǒng) 使用環(huán)境 使用環(huán)境 要求前置 通訊 單元與中心 通訊 單元可視，無明顯的物體遮擋； 前置單元與中心單元距離小于 3 公里（不加中繼）；中繼模式可達到30 公里。 前置單元和中心單元輪詢工作方式；每路可以達到 11M 的帶寬。 計算空間損耗為小于 114 db， 接收端信號靈敏度大于 – 80dbm； 分機發(fā)射端輸出功率 100mW； 計算整個系統(tǒng)余量為 40db。在中心通信單元處應(yīng)用雙向功率放大器，增加了中心通信單元的輸出功率同時提到了接收前置的單元相信號的強調(diào)，提高了整個系統(tǒng)的余量，可以滿足任何氣象 條件。 技術(shù)指標(biāo) 工作頻率范圍： 24002500MHz； 操作模式：雙向，半雙工，偵聽發(fā)射機的射頻載波并自動從接收模式對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 18 轉(zhuǎn)換到發(fā)射模式 ； 功放發(fā)射端輸出功率： 1000mW； 前置發(fā)射端輸出功率： 100mW； 中繼發(fā)射端輸出功率： 500mW； 發(fā)射端輸入信號： 1mW200mW； 增益： 20dB(最大 ) 具有 AGC的功能 ； 前置放大噪聲指數(shù) ，（包括內(nèi)部濾波器）； 功放功放工作電流： 靜態(tài)： 150ma； 工作狀態(tài)： 1000 MW 1000ma； 端口 ： 1xMDI RJ45； LED顯示 ： MGMT, WLINK, WTX/WRX, 10/100M, LINK/ACT, FDX/COL, BUSY, POWER； 信道數(shù)量 ： 11； 無線傳輸速率 ： 11, 9, 6, , 2, 1Mbps。自動 /固定速率選擇 ； 兼容標(biāo)準(zhǔn) ： (11Mbps WLAN),IEEE (10BASET)； 電源匹配 ： VDC2A； 7 信號處理子系統(tǒng) 炸彈爆炸聲信號 彈著點精確定位評估系統(tǒng)是一個跨聲學(xué)、電子技術(shù)、波譜對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 19 分析、計算機等多個學(xué)科的綜合 性系統(tǒng)。本系統(tǒng)的關(guān)鍵是采用數(shù)字信號處理技術(shù)獲得爆炸物落地時的爆炸聲到達傳感器的時間，然后根據(jù)這些時間信號，應(yīng)用合理的數(shù)學(xué)模型，最終計算出彈著點的位置坐標(biāo)。 對于爆炸聲信號的測量主要先由前置處理子系統(tǒng)接收聲信號 (圖 ) 并送至中心主機，再由數(shù)字信號處理子系統(tǒng)對信號進行分析處理，其方法主要采用小波分析和波譜分析。 四平靶場單枚火箭彈波形圖 大連海訓(xùn)基地 9月 9 號 5 枚航空炸彈波形圖 對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 20 大連海訓(xùn)基地 9 月 9號火箭彈 48枚信號波形圖 圖 由前置處理器送至中心主機的爆炸聲信號 小波分析 在受干 擾的情況下 , 能否有效地檢測信號，不僅與信號的類型和干擾的特征有關(guān)，還與信號處理的方式有關(guān)。 如何準(zhǔn)確地提取爆炸聲信號的時間是彈著點位置識別中的首要問題。但是，當(dāng)炸彈爆炸時，由聲學(xué)傳感器采集到的信號含有多種成分，信號中除了爆炸的聲信號外，還有外部環(huán)境 (如飛機飛行、火箭彈飛過、地面震動、顆粒狀物體落在傳感器上等 ) 產(chǎn)生的干擾噪聲及信號在檢測、采樣、傳輸過程中的隨機噪聲 , 都會影響檢測結(jié)果。為了提高檢測精度和識別準(zhǔn)確的爆炸聲信號，去除干擾信號與隨機噪聲是非常重要的。除了硬件設(shè)備的保障外，關(guān)鍵是采用良好的軟件信號處 理方法來實現(xiàn)。 對于不同類型的信號應(yīng)尋找出最佳的處理技術(shù)。傳統(tǒng)的方法是廣泛使用的頻譜分析技術(shù)，它利用傅立葉變換把信號映射到頻域內(nèi)加以分析。這種方法在信號平穩(wěn)且有明顯區(qū)別于噪聲的譜特性時比較有效。然而實際中經(jīng)常碰到是非平穩(wěn)信號，則需要分析每個時間段內(nèi)含有的頻率成分。由于這類信號的譜特性沿時間軸無限擴展，因此傅立葉變換的基函數(shù)就很難與其匹配。 基于傳統(tǒng)方法的局限性，本系統(tǒng)采用小波變換的方法來分析信號。小波分析屬于時頻分析的一種，傳統(tǒng)的信號分析是建立在傅立葉變換基礎(chǔ)之上的。傅立葉變換一直是信號處理領(lǐng)域中最完對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 21 美，應(yīng) 用最廣泛，效果最好的一種分析手段。但由于傅立葉分析使用的是一種全局的變換，要么完全在時域，要么完全在頻域，因此無法表達信號的時頻局域性，而這種性質(zhì)恰恰是非平穩(wěn)信號最根本和最關(guān)鍵的性質(zhì)。爆炸聲信號屬于非平穩(wěn)信號，其頻域特性均隨時間而變化，因此它為時變信號。對這類信號進行分析，通常需要提取某一時間段 (或瞬時 )對應(yīng)的頻域信息或某一頻率段對應(yīng)的時間信息。 小波變換（ Wavelet Transform）是一種信號的時間一尺度 (時間一頻率 )分析方法，它具有多分辨率分析的特點，而且在時頻域都具有表征信號局部的能力，是一種 窗口大小不變 ,但形狀可變，即時間窗和頻率窗都可改變的時域局部化分析方法。在高頻部分具有較高的時間分辨率和較低的頻率分辨率，在低頻部分具有較低的時間分辨率和較高的頻率分辨率，就是這種特性使小波變換具有對信號的自適應(yīng)性，由于小波變換本質(zhì)上是一個范圍可變的窗口方法，它可以用較長的時間間隔來獲取更精確的低頻信息，用較短的時間間隔來獲取高頻信息。又由于小波分析具有局部分析和細化的功能，所以小波分析可以揭示其它信號分析所丟失的數(shù)據(jù)信息，如奇異點、高階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)性、趨勢和自適應(yīng)性等。而且與傳統(tǒng)的信號分析技術(shù)相比，小波分析還能在沒有明顯損失的情況下，對信號進行消噪和壓縮。 在進行信號分析時，如何提取信號的特征是一個關(guān)鍵的技術(shù)難點。信號的奇異點往往是它的重要特征。除此之外，信號的頻率譜和它的幅值等表征了信號的許多信息。應(yīng)用小波進行信號特征提取時，對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 22 主要有兩種處理方法，即邊界的處理和濾波。在分析中，對邊界的處理使用了延拓的方法，如對稱延拓、周期延拓等。 在信號分析中，對信號進行采樣，然后對這個信號進行小波分解或小波包分解，其實質(zhì)就是把采到的信號分解成兩個信號，即高頻部分和低頻部分，低頻部分包含了信號的主要信息，高頻部分通常包含了信 號的奇異特征。根據(jù)分析的需要，可以繼續(xù)對所得到的低頻部分或高頻部分進行再分解，如此又得到了更低頻率部分的信號和頻率相對較高部分的信號。把一個混頻信號分解成為若干個互不重疊的頻帶中的信號，這樣就可以完成濾波和檢波工作，達到了提取信號特征的目的。 小波變換 小波變換的定義是把某一被稱為基本小波（也叫母小波 Mother Wavelet）的函數(shù) )(t? 做位移 ? 后，在不同尺度 a 下與待分析的信號 x(t)做內(nèi)積： WTx (a, ? ) = ,)()(1 * dtattxa ?? ????? a0 (731) 等效的頻域表示是 WTx(a,? )= ???? ? deatxa j????? )()(2* (732) 式中 X(? )和 )(?? 分別是 x(t)和 ? (t)的傅里葉變換 小波變換有以下的特點： (1)具有多分辨率（ Multiresolution），也叫多尺度 (Multiscale)的對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 23 特點，可以由粗至精地逐步觀察信號。 (2)可以看成用基本頻率特性為 )(?? 的帶通濾波器在不同尺度 a下對信號作濾波。由于傅里葉變換的尺度特性可知這樣濾波器具有品質(zhì)因素恒定，即相對帶寬（帶寬與中心頻率之比）恒定的特點。 (3)適當(dāng)?shù)剡x擇基本小波，使 ? (t)在時域上為有限支撐， )(?? 在頻域上也比較集中，就可以使 WT 在時、頻域都具有表征信號局部特征的能力，因此有利于檢測信號的瞬態(tài)或奇異點。 如上所述，小波分析的一個主要的優(yōu)點就是能夠分析信號的局部特征，如可以發(fā)現(xiàn)疊加在一個正弦信號上一個非常小的畸變信號的出現(xiàn)時間。此外，小波分析可以檢測出許多其他分析方法忽略的信號特征，如信號的趨勢，信號的高階不連續(xù)點、自相似特性。 信號重構(gòu) 將信號多尺度分解成一個個互相正交的小波函數(shù)的線性組合，可以展示信號的重要特性，但這不是小波分析的全部。小波分析另外一個重要的方面就是在分析、比較、處理 （如去掉高頻信號或消噪等）小波變換系數(shù)后，根據(jù)新得到的系數(shù)去重構(gòu)信號。這個過程稱之為逆小波變換（ IDWT），或小波重構(gòu)、合成等。信號重構(gòu)的基本過程如圖7. 2 所示，信號合成主要包括對小波變換函數(shù)的插值與濾波，正好與信號分解相反。 對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 24 圖 信號重構(gòu)的基本過程 在實際中所分析的信號可能包含許多尖峰或突變部分，并且噪聲也不是平穩(wěn)的白噪聲，對這種信號進行分析。我們首先做信號的預(yù)處理，將信號的噪聲部分去除，提取有用的信號。而這種信號的消噪，用傳統(tǒng)的傅立葉變換分析，顯然無能為力，因此，我們最終選用 了小波進行信號的去噪。 小波去噪的方法 大概可以分為三類： 第一類方法是基于小波變換模極大值原理，最初由 Mallat 提出，即根據(jù)信號和噪聲在小波各尺度上的不同傳播特性，提出由噪聲產(chǎn)生的模極大值點，保留信號所對應(yīng)的模極大值點，然后利用所余模極大值點重構(gòu)小波系數(shù)，進而恢復(fù)信號。 第二類方法是對含噪聲的信號作小波變換之后，計算相鄰尺度間各點小波系數(shù)的相關(guān)性，根據(jù)相關(guān)性的大小區(qū)別小波系數(shù)的類型，從對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 25 而進行取舍，然后直接重構(gòu)信號。 第三類方法是 Donoho 提出的閾值方法，該方法認為對于小波系數(shù)包含有 信號的重要信息，其幅值較大，但數(shù)目較少，而噪聲對于小波系數(shù)是一致分步的，個數(shù)較多，但幅值小。基于這一思想， Donoho等人提出軟閾值和硬閾值的去噪聲方法，即在眾多小波系數(shù)中，把絕對值較小的系數(shù)置為零，而讓絕對值較大的系數(shù)保留或收縮，分別對應(yīng)于硬閾值和軟閾值方法，得到估計小波系數(shù) (Estimated Wavelet Coefficients，簡記為 EWC)，然后利用估計小波系數(shù)直接進行信號重構(gòu)，即可達到去噪聲的目的，有效提高信噪比。 對于爆炸聲信號與現(xiàn)場噪聲的幅值特征，我們采用第三類方法閾值方法，消噪過程可分 為三個步驟進行： (1)信號的小波分解。選擇一個小波并確定分解的層次，然后進行分解計算； (2)小波分解高頻系數(shù)的閾值量化。對各個分解尺度下的高頻系數(shù)選擇一個閾值進行軟閾值量化處理。 (3)小波重構(gòu)。根據(jù)小波分解的最低層低頻系數(shù)和各層高頻系數(shù)進行一維小波重構(gòu)。 信號消噪的主要函數(shù) wden 的最簡單的用法如下： sd=wden(s, tptr, sorh, scal, n, wavename) 它所返回的是經(jīng)過對原始信號 s 進行消噪處理后的信號 sd。其中， tptr指定閾值選取規(guī)則， sorh 指定選取軟閾值 (sorh=39。s39。)或硬閾值 (sorh=39。h39。)，n 為小波分解的層數(shù)， wavename 指定分解時所用的小波。 scal 是閾值對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 26 尺度改變的比例。 wdencmp 是一種用得更為普遍的函數(shù)，它可以直接對信號進行消噪，處理方法也是通過對小波分解系數(shù)進行閾值量化來實現(xiàn)。Wdencmp 函數(shù)的簡單應(yīng)用形式也就是我們所采用的應(yīng)用形式如下： [XC,CXC,LXC,PERF0,PERFL2]=wdencmp(`lvd`,x,`wname`,N,THR,OSRH) 我們在工程中所使用的程序如下所示： ………………….. …………………. thr=[0,90000,50000,90000]。 %域值的設(shè)置 xd1=wdencmp(39。lvd39。,xd1,39。39。,4,thr,39。s39。)。 xd2=wdencmp(39。lvd39。,xd2,39。39。,4,thr,39。s39。)。 xd3=wdencmp(39。lvd39。,xd3,39。39。,4,thr,39。s39。)。 xd4=wdencmp(39。lvd39。,xd4,39。39。,4,thr,39。s39。)。 …………………………………………….. ……………………………………………… 經(jīng)過程 序處理之后，我們所剩的數(shù)據(jù)量會明顯減少，比較圖如下： 其中的 thr 是我們經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)分析之后得出來的比較理想的值，但是對于不同的彈種，不同的炮彈當(dāng)量， thr 的選取還是要做相應(yīng)的改動。