基于Matlab分析的無(wú)線(xiàn)報務(wù)自動(dòng)糾察裝置

　　無(wú)線(xiàn)報務(wù)自動(dòng)糾察裝置主要對無(wú)線(xiàn)電報通信聯(lián)絡(luò )雙方實(shí)施糾察，通過(guò)對通信雙方信號的實(shí)時(shí)識別，對照無(wú)線(xiàn)電報通信規則進(jìn)行糾察。收信機接收無(wú)線(xiàn)信號，通過(guò)控制器選擇進(jìn)入語(yǔ)音信號采集卡，進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、分析、識別，達到糾察無(wú)線(xiàn)報務(wù)的目的。無(wú)線(xiàn)報務(wù)自動(dòng)糾察控制器由單片機設計實(shí)現，完成信號檢測、收信機控制等功能;無(wú)線(xiàn)報務(wù)自動(dòng)糾察軟件由Visual C++6.0調用Matlab生成的DLL編程實(shí)現，實(shí)現報務(wù)糾察、存儲、統計等功能，是該裝置的核心。

　　1 系統結構組成

　　該裝置由硬件、軟件兩部分組成。前端采用單片機實(shí)現控制器;后端采用：Matlab處理、分析并封裝成DLL文件，經(jīng)Visual C++使用，構成報文分析識別軟件?？傮w系統結構如圖1所示。

　　2 Matlab分析過(guò)程

　　2.1 信號預處理

　　進(jìn)入計算機的信號，不能滿(mǎn)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：數據轉換、預加重、加窗處理、濾波處理。

　　數據轉換 使用8位采樣位采集到的數據，其范圍是0～255，通過(guò)數據轉換，使其范圍為：-128～+128，經(jīng)過(guò)歸一化處理，成為-1.0～+1.0范圍。

　　預加重 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(shí)處理的基礎。取幀長(cháng)為256，幀移為128。對分幀進(jìn)行預加窗處理。

　　濾波處理 使用帶通濾波器，保留信號中有效頻率成分，過(guò)濾無(wú)效頻率成分。

　　2.2 特征參數的提取與分析

　　特征參數的提取包括短時(shí)功率譜和短時(shí)頻譜等，短時(shí)功率譜和短時(shí)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 頻率自適應確定算法

　　電報碼的頻率特征：從頻譜分析來(lái)看，電報碼的頻率集中在某幾個(gè)頻段上。在算法中，算法會(huì )自動(dòng)去尋找頻率信號最好的頻段來(lái)做為確定頻率的參數。頻率自適應確定算法用來(lái)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：查看頻率數據序列的長(cháng)度是否夠5個(gè)數據，如果夠5個(gè)數據，則對最后4個(gè)數據進(jìn)行比較，看最后4個(gè)數據是不是相同，并且頻率都大于FHz(FHz是經(jīng)驗值)，不夠則繼續等待數據。如果上一步結果為假，則重復上一步;如果為真，則看當前是電子鍵還是手鍵，如果為手鍵，根據手鍵的頻率特點(diǎn)，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、規整

　　頻率序列規整、量化算法是在頻率確定算法的基礎之上，對頻率序列進(jìn)行規整、二值化處理，使頻率數據序列更易于計算機處理。其算法的流程如圖4，圖5所示。

　　算法簡(jiǎn)要描述：頻率序列規整算法主要對頻率數據序列中的一些數據進(jìn)行過(guò)濾與規整;頻率序列二值化算法主要對頻率序列數據進(jìn)行0，1化。

　　2.5 報文自適應識別算法

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

　　算法簡(jiǎn)要描述：從量化序列中取一個(gè)數據，先判斷是0還是1，如果是1，則判斷是"點(diǎn)"還是"劃";如果是0，則判斷是"短空"還是"長(cháng)空"，如果是短空，則添加到S1里，如果是"長(cháng)空"則取出S1進(jìn)行識別。同時(shí)以經(jīng)驗值為基礎，結合當前的量化值，對平均值進(jìn)行適當的調整、適應。

　　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(cháng)度補齊、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(kāi)，然后對組進(jìn)行按位匹配、比較，不匹配的地方用空格補齊。

　　3 結 語(yǔ)

　　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果封裝成DLL文件，通過(guò)Visual C++6.0調用，構成前端控制、后端處理的自動(dòng)糾察臺，實(shí)現對無(wú)線(xiàn)電報信號的自動(dòng)糾察。該裝置在無(wú)線(xiàn)報務(wù)信號分析上，具有界面直觀(guān)、糾察效率高、裝置可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，可以適用于類(lèi)似系統的設計開(kāi)發(fā)，具有廣泛的應用價(jià)值。