一种基于功率谱的线性调频信号参数估值方法,申请号CN201210560693.0-传众专利搜索

一种基于功率谱的线性调频信号参数估值方法

申请公布号：CN103063909A

申请号：CN201210560693.0

申请日期：2012.12.18

申请公布日期：2013.04.24

申请人：

天津理工大学

发明人：马秀荣;张媛;曹多;白媛

分类号：G01R21/00(2006.01)I;G01R29/02(2006.01)I

主分类号：G01R21/00(2006.01)I

代理机构：

北京天达知识产权代理事务所(普通合伙) 11386

代理人：王庆海;王宇杨

地址：300384 天津市西青区宾水西道391号

摘要：本发明公开了一种基于功率谱的线性调频信号参数估值方法，该方法包括：检测待估值的线性调频信号功率谱P(x)；提取所述线性调频信号功率谱P(x)的形状特征CO(P(x))；计算所述形状特征上升沿的斜率β，并根据调频斜率k和所述上升沿斜率β的关系计算所述线性调频信号的调频斜率k；根据所述形状特征上升沿的峰值频率f1与起始频率fs的频率差Δf和所述调频斜率k的关系计算所述频率差Δf；计算所述线性调频信号的起始频率fs和终止频率fe，并计算带宽B；根据脉宽τ和所述带宽B的关系，计算所述脉宽τ。本发明克服现有技术中低信噪比环境下线性调频信号估值结果受噪声影响大而且计算量大的缺陷，实现未知先验信息条件下的线性调频信号参数的估值。

主权项：1.一种基于功率谱的线性调频信号参数估值方法，其特征在于，该方法包括：步骤1、检测待估值的线性调频信号功率谱P(x)；步骤2、提取所述线性调频信号功率谱P(x)的形状特征CO(P(x))；其中，通过以下过程获得所述形状特征：a、选取x轴上的扁平结构元素g1，长度为L1，结构元素定义域<maths num="0001"><![CDATA[<math><mrow><mi>D</mi><mo>[</mo><msub><mi>g</mi><mn>1</mn></msub><mo>]</mo><mo>=</mo><mo>[</mo><mi>x</mi><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>L</mi><mn>1</mn></msub><mn>2</mn></mfrac><mo>,</mo><mi>x</mi><mo>+</mo><mfrac><msub><mi>L</mi><mn>1</mn></msub><mn>2</mn></mfrac><mo>]</mo><mo>,</mo></mrow></math>]]></maths>b、首先对P(x)进行形态学膨胀运算得到P1(x)，表达式如下所示：<maths num="0002"><![CDATA[<math><mrow><msub><mi>P</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mi>P</mi><mo>&CirclePlus;</mo><msub><mi>g</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>max</mi><mo>{</mo><mi>P</mi><mrow><mo>(</mo><mi>z</mi><mo>)</mo></mrow><mo>:</mo><mi>z</mi><mo>&Element;</mo><mi>D</mi><mo>[</mo><msub><mi>g</mi><mn>1</mn></msub><mo>]</mo><mo>}</mo></mrow></math>]]></maths>其含义为以x点为中心，宽度等于扁平结构元素长度L1的区域内P(x)幅值的最大值；再对P1(x)进行形态学腐蚀运算得到P2(x)，表达式如下所示：P2(x)＝(P1Θg1)(x)＝min{P1(z):z∈D[g1]}其含义为以x点为中心，宽度等于扁平结构元素长度L1的区域内P1(x)幅值的最小值；最后对P2(x)重复进行一次腐蚀运算和一次膨胀运算，表达式如下所示：<maths num="0003"><![CDATA[<math><mrow><mi>CO</mi><mrow><mo>(</mo><mi>P</mi><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>P</mi><mn>2</mn></msub><mi>Θ</mi><msub><mi>g</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>&CirclePlus;</mo><msub><mi>g</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow><mo>;</mo></mrow></math>]]></maths>步骤3、计算所述形状特征上升沿的斜率β，并根据调频斜率k和所述上升沿斜率β的关系计算所述线性调频信号的调频斜率k，其具体包括：a、设定线性调频信号调频斜率k变化区间为[50，2000]，步长为50；b、计算不同k值对应的所述线性调频信号功率谱形状特征，搜索所述线性调频信号功率谱形状特征上升沿峰值对应的频率f1和半峰值对应的频率f0.5，根据定义<img file="FDA00002610697000021.GIF" wi="271" he="136" />计算出每个所述线性调频信号功率谱形状特征对应的上升沿的斜率β，则获得一一对应的k-β数据点；c、选择指数函数k(β)＝a(βb)+c对所述k-β数据点进行数据拟合；d、求得系数为：a＝1.4176，b＝-1.959,c＝15.4941；得到调频斜率k与上升沿斜率β的关系如下式：k(β)＝1.4176(β-1.959)+15.4941根据调频斜率k和所述上升沿斜率β的关系计算所述线性调频信号的调频斜率k。步骤4、根据所述形状特征上升沿的峰值频率f1与起始频率fs的频率差Δf和所述调频斜率k的关系计算所述频率差Δf，其具体包括：a、设定线性调频信号调频斜率变化区间为[50，2000]，步长为50；b、计算不同k值对应的线性调频信号功率谱形状特征和每个所述线性调频信号功率谱形状特征对应的上升沿频率差Δf，则获得一一对应的Δf-k数据点；c、选择指数函数Δf(k)＝a(kb)+c对所述Δf-k数据点进行数据拟合；d、求得系数为：a＝1.007,b＝0.4803，c＝-1.0466；得到调频斜率k与频率差Δf的关系如下式：Δf(k)＝1.007(k0.4803)-1.0466根据所述形状特征上升沿的峰值频率f1与起始频率fs的频率差Δf和调频斜率k的关系计算所述频率差Δf；步骤5、计算所述线性调频信号的起始频率fs和终止频率fe，并计算带宽B，其具体包括：a、搜索所述形状特征上升沿和下降沿的峰值处频率f1和f1′；b、根据所述起始频率fs和频率差Δf的关系Δf＝f1-fs计算起始频率：fs＝f1-Δfc、根据所述终止频率fe和频率差Δf的关系Δf＝fe-f1′计算终止频率：fe＝f1′+Δfd、根据公式B＝|fe-fs|，则所述线性调频信号的带宽：B＝fe-fs；步骤6、根据脉宽τ和所述带宽B的关系，计算所述脉宽τ。