本發(fā)明涉及測頻分析，更具體地說，本發(fā)明涉及一種基于單比特測頻接收機的射頻信號處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、在現(xiàn)有頻率測量裝置與頻譜分析系統(tǒng)中，普遍采用傅立葉（fourier）分析對時域采樣數(shù)據(jù)進行頻率提取，依賴相位連續(xù)性與幅值結(jié)構(gòu)建立穩(wěn)定的頻譜響應(yīng)曲線，以支持對調(diào)頻通信信號、跳頻雷達信號等時變頻率的連續(xù)跟蹤；
2、然而近年來為適應(yīng)低功耗、小體積和極簡硬件架構(gòu)的應(yīng)用需求，廣泛引入單比特測頻接收機，該類接收結(jié)構(gòu)僅對輸入射頻信號執(zhí)行1位量化操作，即記錄其符號極性而非完整波形，從而完全舍棄了振幅與精細相位信息；
3、由于傅立葉分析高度依賴時域信號的連續(xù)結(jié)構(gòu)，單比特數(shù)據(jù)在頻率突變區(qū)域（如頻率跳變點或非線性調(diào)頻斜率斷點）內(nèi)會呈現(xiàn)近似隨機交替的零交叉模式，進而在頻譜分析結(jié)果中產(chǎn)生不可解析的高頻干擾背景，導(dǎo)致頻率測量裝置在該區(qū)段無法形成有效譜線；因此在采用單比特接收結(jié)構(gòu)的頻率測量裝置中，現(xiàn)有傅立葉分析機制在頻率躍遷區(qū)段普遍失效，最終形成頻譜中不可補償?shù)臄帱c缺陷，構(gòu)成對頻率路徑連續(xù)測量能力的關(guān)鍵限制。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的實施例提供一種基于單比特測頻接收機的射頻信號處理系統(tǒng)，通過構(gòu)建以符號極性序列為基礎(chǔ)的節(jié)律擾動軌跡，并在頻譜斷點處引入節(jié)律結(jié)構(gòu)驅(qū)動的頻率插值重建機制，以解決單比特采樣條件下傅立葉分析在頻率躍遷區(qū)段失效、無法輸出連續(xù)頻率路徑的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于單比特測頻接收機的射頻信號處理系統(tǒng)，包括節(jié)律解析模塊、擾動建圖模塊、譜線補全模塊與路徑輸出模塊；
3、節(jié)律解析模塊用于將單比特測頻接收機輸出的符號極性序列中的零交叉位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為符號翻轉(zhuǎn)片段區(qū)間，并提取節(jié)律擾動變化指標，以構(gòu)建反映頻率變化趨勢的連續(xù)趨勢特征；
4、擾動建圖模塊用于將連續(xù)趨勢特征構(gòu)建為節(jié)律擾動特征軌跡，并生成偽周期路徑數(shù)據(jù)與擬合頻率趨勢軌跡，以建立反映頻率躍遷行為的偽相位張量結(jié)構(gòu)并輸出節(jié)律路徑連續(xù)性作為頻譜擬合的有效性依據(jù)；
5、譜線補全模塊用于接收傅立葉頻譜響應(yīng)圖與節(jié)律路徑連續(xù)性，識別頻譜斷點并提取擬合區(qū)間邊界，執(zhí)行頻率插值重建與多窗口一致性驗證，將重建結(jié)果嵌入擬合頻率趨勢軌跡中，生成頻率連續(xù)輸出序列；
6、路徑輸出模塊用于將頻率連續(xù)輸出序列標定穩(wěn)定段與重構(gòu)段邊界，生成結(jié)構(gòu)化頻率路徑標識序列，并作為最終測頻結(jié)果輸出數(shù)據(jù)。
7、在一個優(yōu)選的實施方式中，節(jié)律解析模塊用于將單比特測頻接收機所輸出的符號極性序列作為輸入數(shù)據(jù)，執(zhí)行滑窗掃描操作以提取連續(xù)時間段內(nèi)的零交叉位置數(shù)據(jù)，將零交叉位置數(shù)據(jù)按時間順序構(gòu)建過零片段集合，并對零交叉位置數(shù)據(jù)執(zhí)行片段邊界識別以劃分符號翻轉(zhuǎn)片段區(qū)間；
8、將符號翻轉(zhuǎn)片段區(qū)間執(zhí)行密度統(tǒng)計操作，得到每段時間窗內(nèi)的符號翻轉(zhuǎn)密度序列作為節(jié)律基礎(chǔ)指標，將節(jié)律基礎(chǔ)指標進行相鄰窗口差分計算，生成符號翻轉(zhuǎn)密度變化序列作為節(jié)律擾動變化指標；
9、將節(jié)律擾動變化指標執(zhí)行滑窗聚類操作，提取符號翻轉(zhuǎn)密度變化速率在局部區(qū)間內(nèi)的連續(xù)趨勢特征。
10、在一個優(yōu)選的實施方式中，擾動建圖模塊用于將連續(xù)趨勢特征按時間窗疊加方式構(gòu)建節(jié)律擾動特征軌跡，作為頻率躍遷段內(nèi)的符號演化表達；將節(jié)律擾動特征軌跡執(zhí)行擬周期估算操作，生成符號翻轉(zhuǎn)偽周期序列作為偽周期路徑數(shù)據(jù)；
11、將偽周期路徑數(shù)據(jù)對照穩(wěn)態(tài)符號翻轉(zhuǎn)密度基準進行誤差差值計算，形成擬合頻率趨勢軌跡，將擬合頻率趨勢軌跡與節(jié)律擾動特征軌跡聯(lián)合投影至三維頻率擬合空間，構(gòu)建偽相位張量結(jié)構(gòu)，將偽相位張量結(jié)構(gòu)執(zhí)行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性評估操作，輸出節(jié)律路徑連續(xù)性作為擬合頻率形態(tài)的有效性標準。
12、在一個優(yōu)選的實施方式中，譜線補全模塊用于將擬合頻率形態(tài)中得到的節(jié)律路徑連續(xù)性與原始傅立葉頻譜響應(yīng)圖進行結(jié)構(gòu)對齊，識別頻譜斷點對應(yīng)的擬合區(qū)間邊界；傅立葉頻譜響應(yīng)圖是基于符號極性序列經(jīng)窗口傅立葉變換處理獲得的頻域能量分布結(jié)果；
13、將擬合區(qū)間邊界作為重構(gòu)約束條件，執(zhí)行頻譜斷點段的頻率插值重建操作，輸出斷點頻譜擬合段數(shù)據(jù)，并將斷點頻譜擬合段數(shù)據(jù)與原始符號翻轉(zhuǎn)密度序列進行多窗口重疊一致性驗證以判斷節(jié)律結(jié)構(gòu)匹配情況；
14、將通過一致性驗證的斷點頻譜擬合段數(shù)據(jù)嵌入原始擬合頻率趨勢軌跡中，形成完整的頻率連續(xù)輸出序列。
15、在一個優(yōu)選的實施方式中，路徑輸出模塊用于將頻率連續(xù)輸出序列執(zhí)行穩(wěn)定段與重構(gòu)段的邊界標定操作，輸出結(jié)構(gòu)化頻率路徑標識序列，并將結(jié)構(gòu)化頻率路徑標識序列作為最終測頻結(jié)果輸出數(shù)據(jù)，標注各跳變段對應(yīng)的節(jié)律擾動補償來源。
16、在一個優(yōu)選的實施方式中，在節(jié)律解析模塊中，定義零交叉位置數(shù)據(jù)為；定義過零片段集合為；
17、；
18、；
19、符號翻轉(zhuǎn)片段區(qū)間集合表示為：
20、；
21、對符號翻轉(zhuǎn)密度計算：
22、；
23、其中：
24、；
25、節(jié)律擾動變化指標表示為：
26、；
27、；
28、節(jié)律擾動變化強度函數(shù)表示為：
29、；
30、滑窗聚類后得到的連續(xù)趨勢特征序列表示為：
31、；
32、其中符號極性序列包括和，符號極性序列的取值為±1，±1分別表示高電平與低電平；表示符號極性序列在時刻之前的取值，是符號極性序列的左側(cè)瞬時狀態(tài)；表示符號極性序列在時刻之后的取值，是符號極性序列的右側(cè)瞬時狀態(tài)；為時間變量；為連續(xù)觀測時間域中的離散采樣時刻集合；零交叉位置數(shù)據(jù)表示所有滿足的時間點集合，表示符號翻轉(zhuǎn)發(fā)生的時間；過零片段集合表示在內(nèi)，滑窗寬度為的窗口內(nèi)提取的零交叉點的時間序列集合；為內(nèi)的第個零交叉時間點；是在之后的下一個零交叉時間點；為時間間隔閾值下限；為滑動時間窗口的中心時間點；表示從某個集合中篩選出滿足特定條件的元素所組成的新集合；表示是中的一個；的含義是；表示零交叉的中心時間點；與分別表示相鄰前后時間鄰域內(nèi)的采樣點；表示從集合中篩選出滿足條件的時間點；表示位于當前符號翻轉(zhuǎn)片段區(qū)間內(nèi)的零交叉時間點；
33、其中為連續(xù)零交叉之間的片段區(qū)間；表示時間區(qū)間的時長；表示在中發(fā)生的符號翻轉(zhuǎn)事件數(shù)的度量；符號翻轉(zhuǎn)密度表示當前中的符號翻轉(zhuǎn)密度指標；節(jié)律擾動變化指標表示相鄰窗口間的翻轉(zhuǎn)密度差異；為翻轉(zhuǎn)密度的一階導(dǎo)數(shù)；為翻轉(zhuǎn)密度的二階導(dǎo)數(shù)；節(jié)律擾動變化強度函數(shù)用于反映密度變化速率的局部震蕩性與強度；滑窗聚類后得到的連續(xù)趨勢特征序列用于描述節(jié)律擾動的演化路徑；表示在滑窗中心從向前滑移一個滑窗寬度后的位置上計算得到的符號翻轉(zhuǎn)密度指標的值；表示對所有時間窗下的節(jié)律擾動變化強度函數(shù)的值執(zhí)行滑窗趨勢聚類操作，輸出具有相同擾動變化特征的連續(xù)時間段。
34、在一個優(yōu)選的實施方式中，擾動建圖模塊還包括將連續(xù)趨勢特征序列疊加構(gòu)建節(jié)律擾動特征軌跡，并通過動態(tài)節(jié)律投影方式提取局部擾動路徑；對節(jié)律擾動特征軌跡構(gòu)建周期誘導(dǎo)矩陣，通過軌跡區(qū)段間的節(jié)律軌距距離構(gòu)造符號翻轉(zhuǎn)偽周期序列；結(jié)合穩(wěn)態(tài)符號翻轉(zhuǎn)密度基準，對偽周期路徑數(shù)據(jù)執(zhí)行結(jié)構(gòu)殘差解析，生成擬合頻率趨勢軌跡；將和聯(lián)合嵌入頻率-擾動耦合映射空間，構(gòu)建基于擾動軌距張量圖的三階偽相位張量；在張量域中執(zhí)行擾動軌跡路徑一致性卷積，通過擾動頻率曲面收斂行為定義節(jié)律路徑連續(xù)性指標；
35、；
36、；
37、；
38、；
39、；
40、；
41、；
42、；
43、其中節(jié)律擾動特征軌跡表示在內(nèi)節(jié)律變化速率與加速度構(gòu)成的張量性形態(tài)；為滑窗寬度；為時間窗加權(quán)函數(shù)；為連續(xù)趨勢特征函數(shù)；為節(jié)律擾動區(qū)間；表示在軌距計算中用于對節(jié)律擾動軌跡進行時間平移的索引偏移量；為擾動軌距差異；為時間點處的節(jié)律擾動特征；為的起始時間點；為的起始時間點；為周期誘導(dǎo)矩陣；表示在處的偽周期路徑值；表示遍歷所有；表示在處的節(jié)律擾動特征值；為局部滑窗半寬；為偽周期路徑在時間的值；為穩(wěn)態(tài)符號翻轉(zhuǎn)密度基準軌跡；為偽周期路徑的加速度；為穩(wěn)態(tài)軌跡的加速度；為節(jié)律軌距范數(shù)；為擾動軌跡在時間維度上的梯度；為頻率趨勢變化率；為頻率趨勢的一階導(dǎo)數(shù)；為局部滑窗張量引導(dǎo)因子，局部滑窗張量引導(dǎo)因子用于調(diào)節(jié)張量貢獻范圍；為張量積分窗口；為張量在時間維上的二階導(dǎo)數(shù)；為張量對擾動強度的梯度；表示在頻率變化速率維度下的積分；為張量乘；為卷積操作。
44、在一個優(yōu)選的實施方式中，在譜線補全模塊中，定義為所屬的斷點區(qū)域集合；定義為頻譜斷點重建后的擬合值；定義為頻譜擬合結(jié)果與符號翻轉(zhuǎn)密度之間在處的結(jié)構(gòu)殘差積分；
45、；
46、；
47、；
48、；
49、其中為原始傅立葉頻譜響應(yīng)圖；為頻域頻率變量；為曲率突變閾值；表示是原始傅立葉頻譜響應(yīng)圖的一個頻點；為頻譜積分變量；為頻域重建核函數(shù)；表示節(jié)律路徑連續(xù)性指標在頻率域的映射結(jié)果；為符號翻轉(zhuǎn)密度；表示映射到的多窗口時間段集合；表示擾動建圖模塊中的擬合頻率趨勢軌跡；表示包含重建譜段后的完整頻率輸出序列；為時間點對應(yīng)的頻率域索引集合；為指示函數(shù)；閾值表示節(jié)律結(jié)構(gòu)一致性驗證的誤差閾值；為頻譜到時間軌跡的嵌入核函數(shù)，頻譜到時間軌跡的嵌入核函數(shù)用于將嵌入到時間點。
50、在一個優(yōu)選的實施方式中，在路徑輸出模塊中，定義為狀態(tài)標識值，狀態(tài)標識值為0表示穩(wěn)定段，狀態(tài)標識值為1表示重構(gòu)段；
51、；
52、其中表示被標注為穩(wěn)定段的時間點集合；表示被標注為重構(gòu)段的時間點集合；表示最終結(jié)構(gòu)化頻率路徑標識序列，最終結(jié)構(gòu)化頻率路徑標識序列由與組成的有序二元組。
53、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點：
54、通過基于符號極性序列構(gòu)建的節(jié)律擾動軌跡代替?zhèn)鹘y(tǒng)波形信號的幅值與相位結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了在單比特測頻接收條件下仍能識別頻率躍遷區(qū)域內(nèi)的變化趨勢，解決了傅立葉分析在低比特率輸入下無法解析頻譜斷點的問題，從根本上恢復(fù)了頻率路徑的連續(xù)可解性；
55、通過構(gòu)建節(jié)律擾動特征軌跡并引入偽周期擬合與擾動軌距差值機制，使得頻率軌跡在存在非線性擾動或跳頻突變時依然能夠以結(jié)構(gòu)性節(jié)律為基準重建趨勢走勢，有效緩解了在相位丟失場景中頻率識別能力下降的問題；
56、通過設(shè)計三階偽相位張量結(jié)構(gòu)，將頻率趨勢導(dǎo)數(shù)、擾動梯度和節(jié)律連續(xù)性映射至統(tǒng)一的張量空間，增強了系統(tǒng)對復(fù)雜頻率演化形態(tài)的結(jié)構(gòu)理解能力，為后續(xù)補全與濾噪提供穩(wěn)定空間表達支撐；
57、通過對傅立葉頻譜響應(yīng)圖中斷點區(qū)間執(zhí)行節(jié)律約束下的插值重建，并結(jié)合符號翻轉(zhuǎn)密度的一致性驗證機制，使得重構(gòu)譜段在邏輯上具備符號源一致性，提升了斷點譜線補全的判據(jù)嚴密性與信號重建可靠性；
58、通過將重構(gòu)段與穩(wěn)定段進行頻率路徑結(jié)構(gòu)化標識，明確標注頻譜路徑中哪些區(qū)段源自節(jié)律補償，實現(xiàn)了測頻結(jié)果的可視化透明標注，使系統(tǒng)輸出結(jié)果具備結(jié)構(gòu)可解釋性。