[发明专利]一种双斜率组合chirp信号的解调方法

摘要

一种双斜率组合chirp信号的解调方法，涉及水声传感器网络。针对双斜率组合chirp信号，采用混频变斜率分数阶傅里叶变换参数估计法，参数估计流程中，MCR‑FrFT由混频变斜率和分数阶傅里叶变换组成。利用MCR‑FrFT，对于选择的组合chirp信号，对参数的估计过程在运算量方面比直接使用FrFT来得少。对于两段斜率的绝对值不同的组合chirp信号，需要用两个不同的p值来实现参数的检测，即需要两次FrFT运算，而对于两段斜率的绝对值相同的组合chirp信号，只需要一个p值就可实现两段信号的参数检测，即只需一次的FrFT运算量。相比于传统直接分数阶傅里叶变换参数估计方法，具有更高的运算效率。

主权项

一种双斜率组合chirp信号的解调方法，其特征在于针对双斜率组合chirp信号，采用混频变斜率分数阶傅里叶变换参数估计法，参数估计流程中，MCR‑FrFT由混频变斜率MCR和分数阶傅里叶变换FrFT两部分组成；对于组合chirp信号，假设其斜率组合为：其中，M代表组合chirp信号的总数，m代表第m个组合chirp信号，μmf代表组合chirp信号的前半部分斜率值，μmb是组合chirp信号后一部分的斜率值，T和B分别是组合chirp信号的持续时间和带宽，则对应的信号表示为：其中，f0代表载波频率；a.MCR由乘法器和低通滤波器组成；设本地信号xlocal(t)的表达式为式(2)：式(2)中第一个表达式是与第一支路中MCR对应的，而式(2)中第二个表达式是与第三支路MCR对应，当组合chirp信号与本地信号xlocal(t)相乘，根据积化和差公式及低通滤波器的功能，得到的MCR结果如式(3)：对于拥有正斜率组合的chirp信号，经过MCR变换后的信号在第三支路存在的时间长度相比于第一支路还不足如式(4)；同理，对于拥有负斜率组合的chirp信号，经过MCR变换后的信号在第一支路存在的时间长度相比于第一支路还不足第二条支路根据M的奇偶而存在的，MCR的结果对应的斜率情况为：当M为奇数时当M为偶数时式(5)、(6)说明当M为偶数时，不存在斜率为0的信号，省去检测框图中第二支路的相关运算，但当M为奇数时，就必须考虑第二支路的存在；b.参数估计第二部分是分数阶傅里叶变换：根据多个信号不同的斜率值直接存储对应的多个变换阶数p，p的取值为当r(t)的p阶DFrFT出现能量聚集峰值点时，则进一步确定峰值点的位置信息m0；当时，得到式(7)：当时，得到式(8)：其中，B＝k0T，p0为出现能量聚集峰时的阶数p，由式(7)或者式(8)对应出信号的斜率值，位置信息m0与中心频率和旋转角度的关系式为式(9)：m0＝Δx·fi·S·sin(α0)+N/2  (9)其中，fi为中心频率，为支撑长度，为尺度因子，α0是与p0对应的旋转角度，N是采样点数；按照轮询的方式，在最佳p值下获得该峰值的位置，进而确定对应的斜率值和中心频率其它参数。