[发明专利]一种双曲调频信号周期斜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，具体涉及一种双曲调频信号周期斜率和起始频率估计方法。

背景技术

双曲调频信号具有多普勒不变性，这一性质使其特别适用于检测高速小目标，这使得双曲调频信号在水声和雷达等领域得到了广泛的应用。周期斜率和起始频率是表征线双曲调频信号频率特性的两个基本参数，如果能够估计得到这两个参数，在已知信号脉宽的条件下，即可恢复出获取的双曲调频信号，这对水声对抗和雷达对抗有着十分重要的意义，因此其估计问题是水声和雷达信号处理领域的重要研究内容。

目前用于估计双曲调频信号参数的方法主要有最大似然法，非线性最小二乘法和时频分析与图像处理相结合的方法。最大似然法和非线性最小二乘法都需要解非线性方程，而对于双曲调频信号来说，这两种方法需要求解的非线性方程都不存在解析解，因此需要使用数值解法，这就加大了求解的难度和计算的复杂度。时频分析与图像处理相结合的方法为了达到较好的估计结果，需要重复使用时频滤波器，这使得该算法的计算量大大增加，限制了其工程实用性。

在进行双曲调频信号周期斜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，即可进行双曲调频信号周期斜率和起始频率估计。

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双曲调频信号周期斜率和起始频率估计方法。

技术方案：本发明的双曲调频信号周期斜率和起始频率估计方法，包括以下步骤：

第一步，获取待处理的数据序列x(n),n＝0,1,…,N-1：从传感器接收N个采样点的实时采集数据作为待处理的数据序列x(n),n＝0,1,…,N-1，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,…,N-1，所述的N为检测到的双曲调频信号脉宽长度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2的整数次幂且满足M＜N/4，L取值为K取值为大于等于2的正整数，ε取值为小于等于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]]>式1