無線傳感網(wǎng)絡(luò)中云層雷擊信號準(zhǔn)確檢測仿真分析

李杰+郭鳳霞++張紅

摘 要： 傳統(tǒng)傳感網(wǎng)絡(luò)雷擊信號檢測方法采用能量塊突變檢測理論進(jìn)行采集，存在有限長觀測缺陷，無法準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)雷擊信號的檢測。提出基于循環(huán)譜理論的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中云層雷擊信號準(zhǔn)確檢測方法，依據(jù)循環(huán)譜理論，將有限長觀測數(shù)據(jù)中檢測雷擊信號的問題看作是二元建設(shè)檢驗(yàn)，基于雷擊信號的特征，通過判斷是否存在非零循環(huán)頻率對雷擊信號進(jìn)行檢測。引入檢測循環(huán)頻率的漸近最優(yōu)檢驗(yàn)方法，提出一種可行的循環(huán)頻率判別方案，獲取無線傳感網(wǎng)絡(luò)中云層雷擊信號檢測方案。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提方法可有效抑制噪聲，在低信噪比下對于雷擊信號具有較好的檢測性能。

關(guān)鍵詞： 無線傳感網(wǎng)絡(luò)； 雷擊信號； 檢測性能； 循環(huán)頻率

中圖分類號： TN958?34； TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）22?0102?03

0 引 言

在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，需對云層雷擊信號進(jìn)行檢測，同時依據(jù)雷擊信號進(jìn)行災(zāi)害預(yù)警，使得雷擊造成的損失大大降低[1?3]。因此，研究無線傳感網(wǎng)絡(luò)中云層雷擊信號的檢測方法具有重要意義，已經(jīng)成為相關(guān)學(xué)者研究的重點(diǎn)課題，受到了越來越廣泛的關(guān)注[4?6]。在雷擊信號準(zhǔn)確檢測的研究中，無線傳感網(wǎng)絡(luò)中云層受到雷擊后，會造成信號突變，突變周期較短。傳統(tǒng)雷擊信號檢測方法采用能量塊檢測方法對其進(jìn)行采集，存在很大的漏檢風(fēng)險(xiǎn)，無法有效實(shí)現(xiàn)雷擊信號的檢測[7?10]。

為了提高檢測準(zhǔn)確度，本文提出一種基于循環(huán)譜理論的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中云層雷擊信號準(zhǔn)確檢測方法，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提方法可有效抑制噪聲，在低信噪比下對于雷擊信號具有較好的檢測性能。

1 無線傳感網(wǎng)絡(luò)中雷擊信號檢測原理與弊端

依據(jù)無線傳感網(wǎng)絡(luò)中云層雷擊信號處理原理，采用能量塊的異常檢測方法對雷擊信號進(jìn)行檢測，檢測原理如圖1所示。

圖1中BPF用于描述待檢測雷擊信號，待檢測雷擊信號先通過帶通濾波器（BPF）將噪聲濾除。再利用模擬數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換器、平方器及能量累計(jì)器，獲取檢測統(tǒng)計(jì)量，也就是能量值[x]；將[x]和既定閾值[Ts]進(jìn)行比較，若[x>Ts]，則認(rèn)為雷擊信號存在，輸出[H1]；否則，認(rèn)為雷擊信號不存在，輸出[H0]。

依據(jù)經(jīng)典雷擊信號檢測理論可知，可將雷擊信號檢測問題看作是一個二元假設(shè)問題，也就是：

4 結(jié) 語

本文提出一種基于循環(huán)譜理論的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中云層雷擊信號準(zhǔn)確檢測方法，依據(jù)循環(huán)譜理論，將有限長觀測數(shù)據(jù)中檢測雷擊信號的問題看作是二元建設(shè)檢驗(yàn)，基于雷擊信號的特征，通過判斷是否存在非零循環(huán)頻率對雷擊信號進(jìn)行檢測。引入檢測循環(huán)頻率的漸近最優(yōu)檢驗(yàn)方法，提出一種可行的循環(huán)頻率判別方案，建立二維行向量，獲取無線傳感網(wǎng)絡(luò)中云層雷擊信號檢測方案。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提方法可有效抑制噪聲，在低信噪比下對于雷擊信號具有較好的檢測性能。

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