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面向非圆信号的皮尔逊相关融合感知方法

赖华东 林聪 罗朋 徐今强 刘洺辛 徐维超

赖华东, 林聪, 罗朋, 徐今强, 刘洺辛, 徐维超. 面向非圆信号的皮尔逊相关融合感知方法[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT251247
引用本文: 赖华东, 林聪, 罗朋, 徐今强, 刘洺辛, 徐维超. 面向非圆信号的皮尔逊相关融合感知方法[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT251247
LAI Huadong, LIN Cong, LUO Peng, XU Jinqiang, LIU Mingxin, XU Weichao. Pearson Correlation Fusion Sensing Method for Noncircular Signals[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT251247
Citation: LAI Huadong, LIN Cong, LUO Peng, XU Jinqiang, LIU Mingxin, XU Weichao. Pearson Correlation Fusion Sensing Method for Noncircular Signals[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT251247

面向非圆信号的皮尔逊相关融合感知方法

doi: 10.11999/JEIT251247 cstr: 32379.14.JEIT251247
基金项目: 国家自然科学基金(62501175, 62171143),广东省自然科学基金(2026A1515011437)
详细信息
    作者简介:

    赖华东:男,讲师,博士,研究方向为统计信号处理和无线通信

    林聪:男,副教授,博士,研究方向为人工智能和机器学习

    罗朋:男,副教授,博士,研究方向为电力电子变换和电能变换

    徐今强:男,教授,博士,研究方向为传感和检测技术和智能控制

    刘洺辛:男,教授,研究方向为无线传感器网络和水声通信网络

    徐维超:男,教授,研究方向为统计信号处理、统计模式识别和优化理论

    通讯作者:

    刘洺辛 liumx@gdou.edu.cn

  • 中图分类号: TN9

Pearson Correlation Fusion Sensing Method for Noncircular Signals

Funds: National Natural Science Foundation of China (62501175, 62171143), Natural Science Foundation of Guangdong Province (2026A1515011437)
  • 摘要: 针对传统圆信号频谱感知方案无法精确识别非圆信号的问题,该文提出一种皮尔逊相关系数驱动的融合感知方法。该方法通过实值复合表示形式捕捉非圆信号的二阶统计信息,并据此构建实值相干矩阵以获取接收天线间的皮尔逊相关强度。随后采用线性数据融合方法对不同天线间的皮尔逊相关系数进行加权叠加,并以偏因径系数为性能测度建立理论最优权重及其样本估计值,最终设计出无需依赖信道先验参数的非参量感知技术。通过分析平方皮尔逊相关系数和检验统计量的二阶特性及统计分布,建立虚警概率、感知阈值等关键指标的理论计算解析式。实验结果表明,所提方案相较于其他对比算法,在接收机工作特性(ROC)曲线、感知概率、偏因径系数和曲线下面积(AUC)等性能测度下均表现更优,尤其是在低信噪比环境中,其性能优势更为显著。
  • 图  1  理论虚警概率的验证

    图  2  不同样本长度下各类方法的感知概率

    图  3  不同虚警概率下各类方法的感知概率

    图  4  不同天线数量下各类方法的感知概率

    图  5  不同噪声环境下各类方法的感知概率

    图  6  不同相干系数下各类方法的感知概率

    图  7  不同圆信号下各类方法的感知概率

    图  8  不同条件下各类方法的偏因径系数曲线

    图  9  不同条件下各类方法的ROC曲线

    1  面向非圆信号的皮尔逊相关融合感知

     输入:观测样本$\{z_i\}_{i=1}^N $和虚警概率$P_f $
     输出:$\mathcal{H}_0 $或$\mathcal{H}_1 $
     1. 基于式(2)构造增广向量$\tilde{z}_i $,并基于式(4)计算复合样本协方差
     矩阵$S $
     2.通过式(6)计算样本皮尔逊相关系数$\widehat{C}_{mn} $
     3. 基于式(54)计算基于样本皮尔逊相关系数的最优融合权重
     $\widehat{W}_{mn}^o $
     4. 构建加权皮尔逊相关系数统计量:
     $\Lambda_{\text{WPCC}} = \displaystyle\sum\limits_{m=1}^{2M-1} \displaystyle\sum\limits_{n=m+1}^{2M} \widehat{W}_{mn}^o \widehat{C}_{mn}^2 $
      5. 基于给定的虚警概率,计算感知阈值$\eta_{\text{WPCC}} $
      $\eta_{\text{WPCC}} = \sqrt{\dfrac{2(N-1)}{N^2(N+2)} \displaystyle\sum\limits_{n>m}^{2M} \left( W_{mn}^o \right)^2} \, Q^{-1}(1-P_f) + \dfrac{1}{N} \displaystyle\sum\limits_{n>m}^{2M} \widehat{W}_{mn}^o $
     6. 若$\Lambda_{\text{WPCC}} \gt \eta_{\text{WPCC}} $,输出$\mathcal{H}_1 $,否则输出$\mathcal{H}_0 $
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    表  1  各类方法的AUC值

    感知方法 WPCC NCLMPIT NCAGM NCHDM NCJT
    图9(a) 0.9925 0.8907 0.6502 0.9106 0.6645
    图9(b) 0.9997 0.8985 0.7306 0.8928 0.7626
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-11-25
  • 修回日期:  2026-03-16
  • 录用日期:  2026-03-16
  • 网络出版日期:  2026-04-06

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