[发明专利]一种单载频脉冲信号的多脉冲频率精确测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲信号的频率精确测量方法，特别是涉及一种对单载频脉冲信号的多脉冲频率精确测量方法。

背景技术

Steven Kay在1989年的《IEEE Transactions on Acoustics.Speech.And Signal Processing》上发表了名为《A Fast and Accurate Single Frequency Estimator》的论文，该论文提出了一种在高斯白噪声环境中对单载频信号利用相位加权方法进行频率精确测量的算法，这就是当前广为应用的Kay算法。论文中利用相位加权方法对单载频连续波信号进行相位加权处理，在高信噪比的条件下可以得到方差最小意义上的连续波信号频率的无偏测量值。

采用Kay算法进行单载频信号频率测量的时候，其频率测量的精度与进行相位加权的信号样本长度有关，在一定范围内随着相位加权的信号样本越长，Kay算法能够得到的频率测量精度越高。因此，针对单载频连续波信号的频率精确测量要求，Kay算法可以通过增加相位加权的信号样本长度来获取所需的频率精确测量值。然而，针对脉冲信号时，由于其脉宽是固定的，进行相位加权的信号样本长度不可能超过脉宽，因此Kay算法能达到的最好的频率测量精度已经受到限制，无法再进一步提升频率测量精度。为了解决Kay算法对单载频脉冲信号进行频率测量时无法进一步提升频率测量精度的问题，本发明提出了一种对单载频脉冲信号的多脉冲频率精确测量方法，该方法可以在Kay算法的基础上进一步提升频率测量的精度。

发明内容

为了解决Kay算法进行单载频脉冲信号频率测量时无法进一步提升频率测量精度的问题，本发明在单脉冲频率测量的基础上利用多脉冲重复迭代，实现对单载频脉冲信号的高精度频率精确测量。

本发明提供的单载频脉冲信号的多脉冲频率精确测量方法，包括：

步骤1：将接收到的实数单载频脉冲串信号样本进行正交变换，得到K个复数脉冲信号样本；使用Kay算法对第1个复数脉冲信号样本进行处理，得到频率迭代初始值f_sp；实数单载频脉冲串信号样本包括K个实数单载频脉冲信号；K为大于1的整数；

步骤2：对每一个复数脉冲信号样本进行傅里叶变换，求取每一个复数脉冲信号样本傅里叶变换后的峰值点的相位值，从而得到K个相位值φ(k)，k＝1,2,……,K；将相邻两个相位值分别相减φ(k)-φ(k-1)，此处k取2,……,K，从而得到K-1个相位差Δφ(2),Δφ(3),……，Δφ(K)；

步骤3：计算相邻两个复数脉冲信号样本进行傅里叶变换的起始采样点之间的时间差t₀(k)-t₀(k-1)，t₀(k)表示第k个复数脉冲信号样本的傅里叶变换的起始采样点对应的时间，此处k取2,……,K，得到Δt(2),Δt(3),……，Δt(K)；

步骤4：依次迭代计算以下公式K-1次，得到f(2)、f(3)、…、f(K)：

Φ(n)＝2πf(n)Δt(n+1)-Δφ(n+1)；

Φ′(n)＝2m(n)π+Δφ(n+1)；

其中，n依次取1、2、3、…、K-1；f(1)＝f_sp，[·]表示按照四舍五入的原则求取整数；

f(K)即为所述实数单载频脉冲串信号样本的多脉冲频率精确测量值。

优选的，步骤1进一步包括：

步骤11：在第1个复数脉冲信号样本中求取全部采样点的相位值，将相邻两个采样点的相位值相减得到其中i＝1,2,……，L，表示第1个复数脉冲信号样本中相邻两个采样点的相位差的顺序标号，L表示复数脉冲信号样本相邻两个采样点相位差的总数；

步骤12：按照公式求取L个相位加权系数，其中i＝1,2,……，L；计算公式即可得到第1个复数脉冲信号样本的单脉冲频率测量值f_sp，其中t_s为复数脉冲信号样本的采样间隔时间，i＝1,2,……，L。

本发明提供的一种单载频脉冲信号的多脉冲频率精确测量装置，包括：

频率迭代初始值计算单元，用于将接收到的实数单载频脉冲串信号样本进行正交变换，得到K个复数脉冲信号样本；使用Kay算法对第1个复数脉冲信号样本进行处理，得到频率迭代初始值f_sp；实数单载频脉冲串信号样本包括K个实数单载频脉冲信号；K为大于1的整数；