[发明专利]一种同时到达两线性调频信号的分数阶信道化分离方法

摘要

本发明公开了一种同时到达两线性调频信号的分数阶信道化分离方法，属于属于雷达信号侦察技术领域。利用分数阶傅里叶变换对非平稳信号的能量聚焦特性，通过对同时达到两信号的参数进行分析，判断两信号的不同组合情形，采取准聚焦分数阶信道化提取、极限阶分数阶信道化提取以及二次分数阶傅里叶域滤波等不同的分离处理方式，极大地减小了其中一个信号对所分离出的另一个信号带来的干扰，为后续信号处理降低了难度，并且可以通过快速傅里叶变换算法实现，计算复杂度低，为雷达侦察中宽带LFM信号的有效截获提供了有效的工具。

主权项

1.一种同时到达两线性调频信号的分数阶信道化分离方法，每个LFM信号来自不同的辐射源，接收信号x(n)中含有混叠的两个LFM信号即x₁(n)+x₂(n)，其特征在于，包含如下步骤：步骤一、根据两个LFM信号的调频率μ₁、μ₂分别建立各自的分数阶傅里叶域带通滤波器组即：其中k为信道号；Δt是时域采样间隔且满足采样定理，采样频率Fs＝1/Δt，信道数K及抽取因子M之间的关系为：K=MF，F为正整数，h₀(n)为传统傅里叶域低通原型滤波器，其3dB截止频率为fc＝π/K；p₁、p₂分别是这两个LFM信号各自的聚焦分数阶傅里叶变换阶次，所述阶次所在的分数阶傅里叶域相对于时域的逆时针旋转角度分别为α₁＝p₁π/2、α₂＝p₂π/2；调频率μ₁、μ₂与分数阶傅里叶变换阶次p₁、p₂对应，其中，μ₁＝(cotα₁)/2π；μ₂＝(cotα₂)/2π；步骤二、将侦察接收机接收到的混叠输入信号x(n)分别用步骤一中得到的两个带通滤波器组进行分数阶傅里叶域滤波并M倍下抽取，得到输出信号为：即： 其中表示时域卷积；步骤三、分别对步骤二中得到的各信道输出进行信道判决和门限检测，确定步骤二所述两个带通滤波器组输出的信号各自所在的信道号k₁、k₂；以及两信号的脉宽T₁、T₂；同时，分别估算出两个信号的起始频率f₁、f₂，以及在道号k₁、k₂内的相对起始频率f′₁，f′₂；其中：是k₁信道输出信号的p₁阶分数阶傅里叶变换域上搜索得到的最大值所对应的坐标；是k₂信道输出信号的p₂阶分数阶傅里叶变换域上搜索得到的最大值所对应的坐标；所述进行信道判决和门限检测的方法为，对第k个信道，若信号能量跳变增大并维持V个时刻，则以这V个时刻的终止时刻作为信号起始点；然后，将 信号能量跳变减小并维持V个时刻的终止时刻作为信号终止点，得到第k信道输出信号长度为N_k；搜索得到N_k的最大值N_m，将其所在信道号作为该带通滤波器组输出信号所在的信道号，信号脉宽为其中V为预设值；步骤四、根据步骤三中得到的参数，对混叠信号中两个LFM信号的组合情形进行分析，并分别进行不同的处理：情形1：当μ₁＞μ₂且|f₁|＞|f₂|时；或者μ₂＞μ₁且|f₂|＞|f₁|时，步骤二所得结果中的第k₁、k₂路输出即为系统最终分离出的两个LFM信号x₁(m)、x₂(m)；结束全部操作；情形2：①当μ₁＞μ₂且|f₂|＞|f₁|时：如果则步骤二中带通滤波器得到的第k₁路输出即为系统最终分离出的一个LFM信号x₁(m)；如果则步骤二中带通滤波器得到的第k₂路输出即为系统最终分离出的一个LFM信号x₂(m)；②当μ₂＞μ₁且|f₁|＞|f₂|时： 如果则步骤二中带通滤波器得到的第k₁路输出即为系统最终分离出的一个LFM信号x₁(m)；如果则步骤二中带通滤波器得到的第k₂路输出即为系统最终分离出的一个LFM信号x₂(m)；情形3：①当μ₁＞μ₂且|f₂|＞|f₁|时：对信号x₁，如果则继续进行步骤五①和步骤六；对信号x₂，如果则继续进行步骤五②和步骤六；②当μ₂＞μ₁且|f₁|＞|f₂|时：对信号x₁，如果则继续进步骤五①和六；对信号x₂，如果则继续进行步骤五②和六；情形4：当μ₁＞μ₂且|f₂|＞|f₁|，或者μ₂＞μ₁且|f₁|＞|f₂|时，对信号x₁，如果|μ₁-μ₂|·T₂＞|f₂-f₁|，则继续进行步骤七①和步骤八；对信号x₂，如果|μ₁-μ₂|·T₁＞|f₁-f₂|，则继续进行步骤七②和步骤八；步骤五、根据步骤四所得到的情形分析结果，计算极限阶次或①对信号x₁：当μ₁＞μ₂且|f₂|＞|f₁|时，取：当μ₂＞μ₁且|f₁|＞|f₂|时，取：②对信号x₂：当μ₁＞μ₂且|f₂|＞|f₁|时，取：当μ₂＞μ₁且|f₁|＞|f₂|时，取：其中，表示对结果下取整；步骤六、根据步骤五中得到的极限阶次建立或阶分数阶傅里叶域上的带通滤波器组或即：对信号x₁：对信号x₂：其中k为信道号；将混叠输入信号x(n)分别输入这两个新建的带通滤波器组进行分数阶傅里叶域滤波并M倍下抽取，得到输出：或即：对信号x₁：对信号x₂：根据步骤三所得到的信道号：对信号x₁，所得结果中的即为系统最终分离出的一个LFM信号，结束全部操作；或者，对信号x₂，所得结果中的即为系统最终分离出的一个LFM信号，结束全部操作；步骤七、根据步骤四所得到的情形分析结果，以及步骤三所得到的参数，构建p₁或p₂阶分数阶傅里叶域二次滤波滤波器或即：①对信号x₁，构建p₁阶分数阶傅里叶域二次滤波滤波器②对信号x₂，构建p₂阶分数阶傅里叶域二次滤波滤波器其中，h′₀(m)为傅里叶域高阶低通滤波器，其3dB截止频率为步骤八、将步骤二中滤波器组的第k₁路输出或者滤波器组的第k₂路输出分别用步骤七中所建立的滤波器进行分数阶傅里叶域滤波，得到系统最终输出或即：①对信号x₁：②对信号x₂：其中表示时域卷积；所得或即为系统最终分离出的LFM信号，结束全部操作。