[发明专利]一种线性调频信号调频率和起始频率估计方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理领域，具体涉及一种线性调频信号调频率和起始频率估计方法。

背景技术

线性调频信号的低峰值功率、大时宽带宽积特性，使其具有较好的可压缩性，这使得线性调频信号在声呐和雷达等领域得到了广泛的应用。初始频率和调频率是表征线性调频信号频率特性的两个基本参数，其估计问题是一直是信号处理领域的重要研究内容。线性调频信号是一种典型的非平稳信号，使用简单的傅里叶变换只能获得信号的整体频谱，难以获得其局部特性。因此，估计线性调频信号的参数常需使用时频分析方法。目前常用于估计线性调频信号参数的时频方法有Wigner-Hough变换(WHT)、Radon-Ambiguity变换(RAT)和分数阶傅里叶变换(FRFT)，这几种方法都利用了线性调频信号在时频域的聚集特性。其中，WHT是将线性调频信号的参数的估计问题转换成时频图的直线搜索问题，RAT是将其转换成模糊图中搜索过原点直线的问题，这两种方法都需要先进行复杂的运算再进行直线搜索，运算速度非常慢，限制了其工程应用，而且RAT法丢失了信号的初始频率信息，只适合仅对调频率感兴趣的场合。FRFT充分利用线性调频信号在时频域的聚集特性，可以同时估计出信号的调频率和起始频率参数，但是该方法需要对线性调频信号的调频率和起始频率参数进行二维搜索，计算量大，而且参数估计的精度受到FRFT固有分辨率的限制。

在进行性调频信号调频率和起始频率估计前，需要先进行数据采集和信号检测，由数据采集部分可以得到采样频率f_s，通过信号检测可以得到信号的起始和终止时刻，检测到的信号的终止和起始时刻的差值即为信号脉宽，信号脉宽所对应的采样点数即为N，在检测到信号起始时刻并得信号脉宽所对应的采样点数N后即可进行线性调频信号调频率和起始频率估计。

发明内容

技术问题：本发明提供了一种无需进行复杂的计算和参数搜索，可在保证参数快速估计前提下提高参数估计精度的线性调频信号调频率和起始频率估计方法。

技术方案：本发明的线性调频信号调频率和起始频率估计方法，包括以下步骤：

第一步：获取数据序列x(n),n＝0,1,2,…,N-1：从传感器接收N个采样点的实时采集数据或从存储器中提取从检测到信号时刻起始的N个采样点的数据作为待处理的数据序列x(n),n＝0,1,2,…,N-1，所述的N为检测到的线性调频信号脉宽所对应的采样点个数；

第二步：参数初始化：设置短时窗长M、短时窗移动步进L、最大迭代次数门限K和精度控制指标ε，计算出总的短时窗个数表示向下取整运算，初始化短时窗序号i＝1，所述短时窗长M取值为为2的整数次幂且满足M＜N/2，L取值为K取值为大于2的正整数，ε取值为小于0.1的正数；

第三步：对第i个短时窗内的数据序列x_i(m)做离散傅里叶变换并计算其功率谱Y_i(l₂)：第i个短时窗内的数据序列为x_i(m)＝x(n_i),m＝0,1,…,M-1，n_i＝(i-1)L,(i-1)L+1,…,(i-1)L+M-1，用下列式1对x_i(m)做离散傅里叶变换

Xi(l1)=Σm=0M-1xi(m)e-j2πMml,]]>l₁＝0,1…M-1  式1