[发明专利]一种雷达载波频率的精细估计方法

权利要求书

1.一种雷达载波频率的精细估计方法，其特征在于，包括：

提取雷达载波信号FFT输出幅度谱序列S(k)中的最大值M_FFT和与之相邻值中最大值S_ubm；

分别判断所述最大值M_FFT以及与之相邻值中最大值S_ubm与估计门限值Y_t的大小，若两者均大于估计门限值Y_t，则继续估算，反之结束；

根据公式(1)得出FFT过程对载波频率估计的补偿值，

式中，△f′为FFT过程对载波频率估计的补偿值，△f为降频后的载波频率，T_L是矩形窗的大小；M_FFT为FFT输出幅度谱序列中的最大值；S_ubm为与最大值邻值中最大值；

根据所述补偿值得出雷达载波的载波频率精细估计值。

2.根据权利要求1所述的精细估计方法，其特征在于，所述提取雷达载波信号FFT输出幅度谱序列S(k)中的最大值M_FFT和与之相邻值中最大值S_ubm，进一步包括：

经过降频后的雷达载波信号S(t)的结构如公式(2)所示，

式中，A为载波信号的振幅，i是虚数单位，△f是降频后的载波频率，是载波初始相位；

经过降频后的雷达载波信号S(t)经过离散和截断后，如公式(3)所示，

式中，δ(·)是Dirac Delta函数，T_s是采样周期，rect(·)是矩形窗函数，T_L是矩形窗的大小；

将公式(3)简写为：

式中，d(t)为采样脉冲信号；w(t)为矩形窗信号；

根据时域相乘频域卷积的原理，S(n)通过离散时间傅里叶变换转换到频域，如公式(5)所示：

式中，*是卷积符号；为离散有限长时域信号S(n)的频谱；S(f)为连续无限长时域信号S(t)的频谱；d(f)为连续无限长时域信号d(t)的频谱；w(f)为连续无限长时域信号w(t)的频谱；

将公式(5)中的每个项都展开得到，DTFT输出的幅度谱序列如下式所示，

式中,sinc(·)是sinc函数；

根据FFT原理，将DTFT得到的连续无限长频谱进行离散和截断，得到FFT输出的幅度谱序列为：

从公式(7)可以看出，FFT输出幅度谱序列的最大值可以用公式(8)表示，

FFT输出幅度谱序列中，与FFT输出最大值点相邻的点中有一个值仅小于最大值，如公式(9)所示，

式中，round(·)为取整函数，M_FFT表示FFT输出幅度谱序列的最大值，S_ubm表示与M_FFT相邻点中的较大值。

3.根据权利要求1所述的精细估计方法，其特征在于，所述估计门限值Y_t由以下步骤得出：

FFT幅度谱中混入的噪声属于瑞利分布，FFT幅度输出属于莱斯分布，所以，根据公式(10)可以推导出估计门限值的计算公式(11)；

式中，f_n(·)是瑞利分布的概率密度函数，P_fa是虚警率，Yt是估计门限值，σ是噪声统计标准差。

4.根据权利要求2所述精细估计方法，其特征在于，所述根据公式(1)得出FFT过程对载波频率估计的补偿值，进一步包括：

根据公式(9)构造出与降频后的载波频率△f有关的线性鉴别函数D_isc(·)，用公式(12)表示。

式中，|·|为绝对值符号。

若S_ubm与M_FFT在FFT输出幅度序列中的位置相邻，则可以通过公式(1)得到FFT估计补偿公式，

式中，△f′为FFT过程对载波频率估计的补偿值。

5.根据权利要求4所述的精细估计方法，其特征在于，所述根据所述补偿值得出雷达载波频率精细估计值进一步包括：

若所述相邻值中最大值S_ubm在FFT输出幅度序列的位置在最大值M_FFT位置的左侧，则估计得到的载波频率估计值可以用公式(13)表示；如果在右侧，可以用公式(14)表示，

式中，f_FFT为FFT过程对载波频率估计值，为经过补偿后的载波频率精细估计值。