無線傳感網絡中云層雷擊信號準確檢測仿真分析

李杰+郭鳳霞++張紅

摘 要： 傳統傳感網絡雷擊信號檢測方法采用能量塊突變檢測理論進行采集，存在有限長觀測缺陷，無法準確實現雷擊信號的檢測。提出基于循環譜理論的無線傳感網絡中云層雷擊信號準確檢測方法，依據循環譜理論，將有限長觀測數據中檢測雷擊信號的問題看作是二元建設檢驗，基于雷擊信號的特征，通過判斷是否存在非零循環頻率對雷擊信號進行檢測。引入檢測循環頻率的漸近最優檢驗方法，提出一種可行的循環頻率判別方案，獲取無線傳感網絡中云層雷擊信號檢測方案。仿真實驗結果表明，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。

關鍵詞： 無線傳感網絡； 雷擊信號； 檢測性能； 循環頻率

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

0 引 言

在無線傳感網絡中，需對云層雷擊信號進行檢測，同時依據雷擊信號進行災害預警，使得雷擊造成的損失大大降低[1?3]。因此，研究無線傳感網絡中云層雷擊信號的檢測方法具有重要意義，已經成為相關學者研究的重點課題，受到了越來越廣泛的關注[4?6]。在雷擊信號準確檢測的研究中，無線傳感網絡中云層受到雷擊后，會造成信號突變，突變周期較短。傳統雷擊信號檢測方法采用能量塊檢測方法對其進行采集，存在很大的漏檢風險，無法有效實現雷擊信號的檢測[7?10]。

為了提高檢測準確度，本文提出一種基于循環譜理論的無線傳感網絡中云層雷擊信號準確檢測方法，仿真實驗結果表明，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 無線傳感網絡中雷擊信號檢測原理與弊端

依據無線傳感網絡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。再利用模擬數字（A/D）轉換器、平方器及能量累計器，獲取檢測統計量，也就是能量值[x]；將[x]和既定閾值[Ts]進行比較，若[x>Ts]，則認為雷擊信號存在，輸出[H1]；否則，認為雷擊信號不存在，輸出[H0]。

依據經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問題，也就是：

4 結 語

本文提出一種基于循環譜理論的無線傳感網絡中云層雷擊信號準確檢測方法，依據循環譜理論，將有限長觀測數據中檢測雷擊信號的問題看作是二元建設檢驗，基于雷擊信號的特征，通過判斷是否存在非零循環頻率對雷擊信號進行檢測。引入檢測循環頻率的漸近最優檢驗方法，提出一種可行的循環頻率判別方案，建立二維行向量，獲取無線傳感網絡中云層雷擊信號檢測方案。仿真實驗結果表明，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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