[发明专利]一种多跳频信号侦察中获取组合时频分布的方法

说明书

本发明公开了一种多跳频信号侦察中获取组合时频分布的方法，在现有SPSPWVD的基础上，对谱图的处理进行改进，首先选择海明窗作为窗函数进行长窗、短窗短时傅里叶变换，然后将频率分辨率较高的长窗短时傅里叶变换与时间分辨率较高的短窗短时傅里叶变换的时频变换矩阵求模后相乘，得到组合窗谱图(Spectrogram,简称SP，即谱图)的时频矩阵SP(m,n)，再将组合窗谱图的时频矩阵进行截断处理，得到时频矩阵SP'(m,n)，最后将时频矩阵SP'(m,n)与SPWVD做Hadamard积，得到组合时频分布(即改进的SPSPWVD组合时频分布)。相对于现有SPSPWVD组合时频分布，进一步了提高时频分辨率，时频图更加清晰稳健且不增加计算量。

技术领域

本发明属于时频分析技术领域，更为具体地讲，涉及一种多跳频信号侦察中获取组合时频分布的方法。

背景技术

由于跳频信号具有优越的抗干扰性能、较低的截获概率以及较强的多址组网能力，使得近年来，跳频通信技术在军事、民用等领域应用广泛。与此同时，对跳频信号的侦察成为了一项重要的研究内容，而跳频信号侦察中对跳频信号的分析必不可少。跳频信号的频率随时间不断变化，属于典型的非平稳信号，单纯的时域或频域分析方法很难对其进行精确分析，而时频分析技术则是处理这类非平稳信号非常有效的方法。时频分析结果的好坏也将直接影响整个跳频信号侦察的结果。

对跳频信号的时频分析方法，通常分为线性时频分布和非线性时频分布。短时傅里叶变换是一种经典的线性时频分布，它是一种加窗的傅里叶变换，其优点在于算法复杂度低，可以利用快速傅里叶变换达到较高的运算速度，并且无交叉项干扰，其缺点在于时频分辨率低，且时间分辨率和频率分辨率相互制约，无法满足时频分辨率要求较高时的应用场景。谱图是短时傅里叶变换的平方，理论上它是一种非线性的时频分布，但在各信号分量没有重叠时它是不存在交叉项的，虽然相对于短时傅里叶变换计算量增加了一些，但同时其时频分辨率得到了提升。魏格纳-维尔分布(WVD)是一种典型的非线性时频分布，它具有最好的时频分辨率，但同时也存在着严重的交叉项干扰。平滑伪魏格纳分布(SPWVD)则是一种在魏格纳-维尔分布(WVD)的基础上同时加上时域窗和频域窗产生的。它的优点是抑制了魏格纳-维尔分布(WVD)大量的交叉项干扰，缺点是增加了运算量，时频分辨率相对于魏格纳-维尔分布(WVD)有所降低。

在各种时频分布中，时频聚焦性和交叉项干扰始终是一对矛盾，具有WVD时频聚焦性且不存在交叉项干扰的时频分布是不存在的。所以，有些学者想到了将时频聚焦性较好的时频分布与不含交叉项干扰的时频分布结合起来，达到满意的综合效果。

在陈利虎、张尔扬、沈荣骏的论文“跳频信号的时频分析[J]”(宇航学报,2009,30(2):740-747)中，综合比较了不同时频分布对多跳频信号同时存在的时频分析效果，给出了谱图、平滑伪魏格纳分布(SPWVD)、重排类时频分布以及线性与非线性时频分布组合方法能获得较清晰的时频图的结论，但文中给出的组合分布时频图的时频分辨率还有待提高。

在冯涛、袁超伟的论文“一种组合时频分布在跳频信号参数估计中的应用[J]”(西安电子科技大学学报,2010(6):1137-1142)中，提出了一种基于频率分解的组合时频分布，先将多分量跳频信号通过带通滤波变成多个单分量信号，再将每个分量的魏格纳-维尔分布(WVD)线性叠加，虽然有效抑制了交叉项且具有较高的时频分辨率，但需要知道跳频频率集，带通滤波器也难以设定，并且只适用于单个跳频信号。

在赵方超、蒋建中、郭军利等的论文“形态学滤波与组合时频分布跳频信号参数估计[J]”(太赫兹科学与电子信息学报,2013(6))中，提出了一种基于形态学滤波与组合时频分布的跳频参数盲估计方法。该方法与直接利用平滑伪维格纳(SPWVD)进行跳频参数估计相比，计算量更小，估计精确度更高，但未与其他组合时频分布比较。