[发明专利]水声信道下线性调频信号参数估计方法及装置

权利要求书

1.一种水声信道下线性调频信号参数估计方法，其特征在于，包含如下内容：

构建用于输入并处理N分量线性调频Chirp信号的水声通道信号模型；

接收通过水声通道模型处理后的N分量Chirp信号，通过分数阶傅里叶变换进行阶次搜索，获取N分量Chirp信号调频率；

对N分量Chirp信号依次进行调频补偿，并通过快速傅里叶变换对起始频率估计并输出；构建水声通道模型，包含如下内容：依据单分量Chirp信号，及消除多普勒效应水声多途信道的时变冲激响应，获取N分量Chirp信号经过多途时延的混合叠加信号模型；

通过信号幅度、起始频率和调频率来表示单分量Chirp信号，通过信道路径的幅度和时延来表示时变冲激响应；

单分量Chirp信号表示为：A，f₀和k分别为Chirp信号的幅度，起始频率和调频率；N分量Chirp信号经过水声信道后得到的接收信号表示为k'和f₀'为经过信道后的信号起始频率和调频率，为相位，L为多途信道个数，n(t)为高斯白噪声；

为了估计起始频率，单频信号的转换过程设计如下：在得到N分量Chirp信号的调频率[k₁,k₂,……k_N]后，对接收信号R(t)，借助如下公式将线性调频信号转换为单频信号进行处理：

对R₁(t)进行FFT变换后得到频率估计值由大到小的排序为:方程组表示如下：

取τ₁＝0,k₁通过FRFT二维峰值搜索得到，由FFT频域估计得到，通过联立信道时延和起始频率组成的方程组，得到f₀₁，完成对起始频率的估计，其他分量Chirp信号的起始频率可通过同样估计过程获取。

2.根据权利要求1所述的水声信道下线性调频信号参数估计方法，其特征在于，通过分数阶傅里叶变换进行阶次搜索，获取N分量Chirp信号调频，包含如下内容：设定最佳阶次范围，通过峰值搜索得到不同阶次的峰值，获取N分量Chirp信号的调频率。

3.根据权利要求2所述的水声信道下线性调频信号参数估计方法，其特征在于，针对接收到的Chirp信号，获取其分数阶傅里叶变换，并通过单分量Chirp信号，获取Chirp信号在分数阶傅里叶变换域内变成一个脉冲的旋转角度，通过该旋转角度得到最佳阶次，依据最佳阶次获取对应分量的调频率。

4.根据权利要求2所述的水声信道下线性调频信号参数估计方法，其特征在于，设定滑动步长进行不同阶次的峰值搜索得到最佳阶次，依据得到的最佳阶次获取多分量Chirp信号的调频率。

5.一种水声信道下线性调频信号参数估计装置，其特征在于，基于权利要求1所述的方法实现，包含模型构建模块、数据获取模块和数据输出模块，其中，

模型构建模块，用于构建用于输入并处理N分量线性调频Chirp信号的水声通道信号模型；

数据获取模块，用于接收通过水声通道模型处理后的N分量Chirp信号，通过分数阶傅里叶变换进行阶次搜索，获取N分量Chirp信号调频率；

数据输出模块，用于对N分量Chirp信号依次进行调频补偿，并通过快速傅里叶变换对起始频率估计并输出。

6.根据权利要求5所述的水声信道下线性调频信号参数估计装置，其特征在于，数据输出模块包含转换子模块、估值子模块和输出子模块，其中，

转换子模块，用于将接收到的Chirp信号转换为单频信号；

估值子模块，用于针对每个分量Chirp信号的单频信号进行快速傅里叶变换，得到该分量Chirp信号对应的频率估计值序列，并联立信道时延和起始频率，得到起始频率估计值；

输出子模块，用于将得到的起始频率估计值作为线性调频信号参数进行输出。