无线传感网络中云层雷击信号准确检测仿真分析

李杰+郭凤霞++张红

摘 要： 传统传感网络雷击信号检测方法采用能量块突变检测理论进行采集，存在有限长观测缺陷，无法准确实现雷击信号的检测。提出基于循环谱理论的无线传感网络中云层雷击信号准确检测方法，依据循环谱理论，将有限长观测数据中检测雷击信号的问题看作是二元建设检验，基于雷击信号的特征，通过判断是否存在非零循环频率对雷击信号进行检测。引入检测循环频率的渐近最优检验方法，提出一种可行的循环频率判别方案，获取无线传感网络中云层雷击信号检测方案。仿真实验结果表明，所提方法可有效抑制噪声，在低信噪比下对于雷击信号具有较好的检测性能。

关键词： 无线传感网络； 雷击信号； 检测性能； 循环频率

中图分类号： TN958?34； TP393 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）22?0102?03

0 引 言

在无线传感网络中，需对云层雷击信号进行检测，同时依据雷击信号进行灾害预警，使得雷击造成的损失大大降低[1?3]。因此，研究无线传感网络中云层雷击信号的检测方法具有重要意义，已经成为相关学者研究的重点课题，受到了越来越广泛的关注[4?6]。在雷击信号准确检测的研究中，无线传感网络中云层受到雷击后，会造成信号突变，突变周期较短。传统雷击信号检测方法采用能量块检测方法对其进行采集，存在很大的漏检风险，无法有效实现雷击信号的检测[7?10]。

为了提高检测准确度，本文提出一种基于循环谱理论的无线传感网络中云层雷击信号准确检测方法，仿真实验结果表明，所提方法可有效抑制噪声，在低信噪比下对于雷击信号具有较好的检测性能。

1 无线传感网络中雷击信号检测原理与弊端

依据无线传感网络中云层雷击信号处理原理，采用能量块的异常检测方法对雷击信号进行检测，检测原理如图1所示。

图1中BPF用于描述待检测雷击信号，待检测雷击信号先通过带通滤波器（BPF）将噪声滤除。再利用模拟数字（A/D）转换器、平方器及能量累计器，获取检测统计量，也就是能量值[x]；将[x]和既定阈值[Ts]进行比较，若[x>Ts]，则认为雷击信号存在，输出[H1]；否则，认为雷击信号不存在，输出[H0]。

依据经典雷击信号检测理论可知，可将雷击信号检测问题看作是一个二元假设问题，也就是：

4 结 语

本文提出一种基于循环谱理论的无线传感网络中云层雷击信号准确检测方法，依据循环谱理论，将有限长观测数据中检测雷击信号的问题看作是二元建设检验，基于雷击信号的特征，通过判断是否存在非零循环频率对雷击信号进行检测。引入检测循环频率的渐近最优检验方法，提出一种可行的循环频率判别方案，建立二维行向量，获取无线传感网络中云层雷击信号检测方案。仿真实验结果表明，所提方法可有效抑制噪声，在低信噪比下对于雷击信号具有较好的检测性能。

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