[发明专利]基于循环移位的立方相位信号参数估计方法

摘要

本发明涉及立方相位信号参数估计技术领域，涉及基于循环移位的立方相位信号参数估计方法，其具体步骤为1)求出离散立方相位信号的瞬时自相关函数；2)利用NUFFT快速实现信号的时频分布计算；3)对得到的时频分布进行参数空间转换和循环移位累加操作；4)利用峰值检测技术同时完成调频率和二次调频率的联合估计；本发明显著降低了立方相位信号参数估计的复杂度和计算量，避免了单个参数逐个估计过程中出现的误差传递，摆脱了复杂的二维谱峰搜索过程，提高了系统的估计精度和处理效率。

主权项

基于循环移位的立方相位信号参数估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，获取单分量立方相位信号z(n)，n表示离散时间变量；在步骤1中，获取单分量立方相位信号的过程为：获取实际信号，将实际信号用单分量立方相位信号进行表示，所述实际信号为雷达信号、脑电波信号或地震波信号；所述单分量立方相位信号的连续信号表达式为：其中，A为信号幅度，t为连续时间变量，f表示所述单分量立方相位信号的中心频率，α表示所述单分量立方相位信号的调频率，β表示所述单分量立方相位信号的二次调频率；在步骤1中，在获取单分量立方相位信号之后，得出所述单分量立方相位信号的离散信号表达式；所述单分量立方相位信号的离散信号表达式为：步骤2，定义所述单分量立方相位信号的瞬时自相关函数Rz(n，m)，Rz(n，m)＝z(n+m)z(n‑m)，其中，m表示离散延时变量；步骤3，对所述单分量立方相位信号的瞬时自相关函数Rz(n，m)沿离散延时变量m的坐标轴进行非均匀快速傅里叶变换，得出所述单分量立方相位信号的时频分布Wz(σ，n)，得出所述单分量立方相位信号的时频分布的模值Dσ，n，σ表示频率变量；在步骤3中，所述单分量立方相位信号的时频分布Wz(σ，n)为：在步骤3中，所述单分量立方相位信号的时频分布的模值Dσ，n为：Dσ，n＝|Wz(n，σ)|其中，Dσ，n表示Wz(n，σ)的模值；步骤4，建立参数空间n‑σ‑D，参数空间n‑σ‑D为大小为M×N的矩阵，N表示所述单分量立方相位信号的时域长度，M表示所述单分量立方相位信号的频域长度；参数空间n‑σ‑D第l行第k列的取值为nk表示离散时间变量n的第k个取值，k＝1，2，...，N，σl表示离散频率变量σ的第l个取值，l＝1，2，...，M；通过对参数空间n‑σ‑D的每列数据进行循环移位，建立参数空间β‑α‑Ψ，参数空间β‑α‑Ψ是大小为M×N的矩阵；令i＝1，2，...，N，令j＝1，2，...，M；参数空间β‑α‑Ψ第j行第i列的取值应为：满足方程σ＝αj+βin的所有二维坐标(n，σ)对应的时频分布的模值之和，αj表示截距α的第j个取值，βi表示斜率β的第i个取值；在步骤4中，所述建立参数空间β‑α‑Ψ的过程为：得出(|βink|MOD M)值，MOD表示求余运算；如果(|βink|MOD M)＝0，则参数空间n‑σ‑D第k列数据向上循环移位0位；如果(|βink|MOD M)≠0且βink小于0，将参数空间n‑σ‑D第k列数据向下循环移位(|βink|MOD M)位，得出参数空间n‑σ‑D第k列数据的第i循环移位数据；如果(|βink|MOD M)≠0且βink大于0，将参数空间n‑σ‑D第k列数据向上循环移位(|βink|MOD M)位；当βink小于0时，参数空间n‑σ‑D第k列数据的第i循环移位数据是大小为M×1的列向量，参数空间n‑σ‑D第k列数据的第i循环移位数据的第n1行元素为参数空间n‑σ‑D第k列数据的第|βink| MOD M+n1行元素，n1取 1至M‑(|βink|MOD M)；参数空间n‑σ‑D第k列数据的第i循环移位数据的第n2行元素为参数空间n‑σ‑D第k列数据的参数空间n‑σ‑D第k列数据的第n2‑M+(|βink|MOD M)行元素，n2取M‑(|βink|MOD M)+1至M；当βink大于0时，参数空间n‑σ‑D第k列数据的第i循环移位数据是大小为M×1的列向量，参数空间n‑σ‑D第k列数据的第i循环移位数据的第n3行元素为参数空间n‑σ‑D第k列数据的第M‑(|βink|MOD M)+n3行元素，n3取1至(|βink|MOD M)；参数空间n‑σ‑D第k列数据的第i循环移位数据的第n4行元素为参数空间n‑σ‑D第k列数据的参数空间n‑σ‑D第k列数据的第n4‑(|βink|MOD M)行元素，n4取(|βink|MOD M)+1至M；当βink等于0时，参数空间n‑σ‑D第k列数据向上循环移位0位，即参数空间n‑σ‑D第k列数据不进行循环移位，此时参数空间n‑σ‑D第k列数据的第i循环移位数据为参数空间n‑σ‑D第k列数据；在得出参数空间n‑σ‑D第k列数据的第i循环移位数据之后，将参数空间n‑σ‑D第1列数据的第i循环移位数据至参数空间n‑σ‑D第N列数据的第i循环移位数据进行累加，得出参数空间β‑α‑Ψ的第i列步骤5，得出参数空间β‑α‑Ψ元素最大值对应的行序号j(max)和参数空间β‑α‑Ψ元素最大值对应的列序号i(max)；得出所述单分量立方相位信号的调频率的估计值以及所述单分量立方相位信号的二次调频率的估计值为截距α的第j(max)个取值αj(max)，为斜率β的第i(max)个取值βi(max)。