一種雙曲調(diào)頻信號(hào)周期斜率和起始頻率估計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙曲調(diào)頻信號(hào)周期斜率和起始頻率估計(jì)方法，該方法包括以下步驟：第一步：獲取數(shù)據(jù)序列；第二步：參數(shù)初始化；第三步：計(jì)算第i個(gè)短時(shí)窗內(nèi)數(shù)據(jù)的功率譜；第四步：采用最大線譜法估計(jì)第i個(gè)短時(shí)窗內(nèi)數(shù)據(jù)的瞬時(shí)頻率fi；第五步：估計(jì)第i個(gè)短時(shí)窗內(nèi)數(shù)據(jù)的過(guò)零點(diǎn)間隔gi=1/fi；第六步：判斷是否處理完所有短時(shí)窗的數(shù)據(jù)：如未處理完,返回第三步，否則轉(zhuǎn)入第七步；第七步：對(duì)過(guò)零點(diǎn)間隔估計(jì)序列{gi,i＝1,2,…,I}進(jìn)行滑動(dòng)中值濾波得第八步：計(jì)算第k次迭代權(quán)重第九步：判斷是否滿足迭代停止條件：如不滿足，返回第八步，否則轉(zhuǎn)入第十步；第十步：計(jì)算出周期斜率和起始頻率。該方法無(wú)需復(fù)雜的計(jì)算和參數(shù)搜索，穩(wěn)健性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)的快速、高精度估計(jì)。
【專利說(shuō)明】一種雙曲調(diào)頻信號(hào)周期斜率和起始頻率估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于信號(hào)處理領(lǐng)域，具體涉及一種雙曲調(diào)頻信號(hào)周期斜率和起始頻率估計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雙曲調(diào)頻信號(hào)具有多普勒不變性，這一性質(zhì)使其特別適用于檢測(cè)高速小目標(biāo)，這使得雙曲調(diào)頻信號(hào)在水聲和雷達(dá)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。周期斜率和起始頻率是表征線雙曲調(diào)頻信號(hào)頻率特性的兩個(gè)基本參數(shù)，如果能夠估計(jì)得到這兩個(gè)參數(shù)，在已知信號(hào)脈寬的條件下，即可恢復(fù)出獲取的雙曲調(diào)頻信號(hào)，這對(duì)水聲對(duì)抗和雷達(dá)對(duì)抗有著十分重要的意義，因此其估計(jì)問題是水聲和雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容。
[0003]目前用于估計(jì)雙曲調(diào)頻信號(hào)參數(shù)的方法主要有最大似然法，非線性最小二乘法和時(shí)頻分析與圖像處理相結(jié)合的方法。最大似然法和非線性最小二乘法都需要解非線性方程，而對(duì)于雙曲調(diào)頻信號(hào)來(lái)說(shuō)，這兩種方法需要求解的非線性方程都不存在解析解，因此需要使用數(shù)值解法，這就加大了求解的難度和計(jì)算的復(fù)雜度。時(shí)頻分析與圖像處理相結(jié)合的方法為了達(dá)到較好的估計(jì)結(jié)果，需要重復(fù)使用時(shí)頻濾波器，這使得該算法的計(jì)算量大大增加，限制了其工程實(shí)用性。
[0004]在進(jìn)行雙曲調(diào)頻信號(hào)周期斜率和起始頻率估計(jì)前，需要先進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和信號(hào)檢測(cè)，由數(shù)據(jù)采集部分可以得到采樣頻率fs，通過(guò)信號(hào)檢測(cè)可以得到信號(hào)的起始和終止時(shí)刻，檢測(cè)到的信號(hào)的終止和起始時(shí)刻的差值即為信號(hào)脈寬，信號(hào)脈寬所對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)數(shù)即為N，在檢測(cè)到信號(hào)起始時(shí)刻并得信號(hào)脈寬所對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)數(shù)N后，即可進(jìn)行雙曲調(diào)頻信號(hào)周期斜率和起始頻率估計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 技術(shù)問題:本發(fā)明提供了一種無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算和參數(shù)搜索，可在保證參數(shù)快速估計(jì)前提下，提高參數(shù)估計(jì)精度的雙曲調(diào)頻信號(hào)周期斜率和起始頻率估計(jì)方法。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明的雙曲調(diào)頻信號(hào)周期斜率和起始頻率估計(jì)方法，包括以下步驟:
[0007]第一步，獲取待處理的數(shù)據(jù)序列X(η), η = 0, 1，..., N~1:從傳感器接收N個(gè)采樣點(diǎn)的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)作為待處理的數(shù)據(jù)序列x(n)，n = 0，1，…，N-1，或從存儲(chǔ)器中提取從檢測(cè)到信號(hào)時(shí)刻起始的N個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)作為待處理的數(shù)據(jù)序列x(n)，n = 0，1，…，N_l，所述的N為檢測(cè)到的雙曲調(diào)頻信號(hào)脈寬長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)；
[0008]第二步，參數(shù)初始化:設(shè)置短時(shí)窗長(zhǎng)M、短時(shí)窗移動(dòng)步進(jìn)L、最大迭代次數(shù)門限K和精度控制指標(biāo)ε，計(jì)算出總的短時(shí)窗個(gè)數(shù)/ = iruL(/V-L)/L」，匕」表示向下取整運(yùn)算，初始
化短時(shí)窗序號(hào)i = 1，所述短時(shí)窗長(zhǎng)Μ取值為2的整數(shù)次冪且滿足Μ < N/4，L取值為L(zhǎng) ^/4J.K取值為大于等于2的正整數(shù)，ε取值為小于等于0.1的正數(shù)；[0009]第三步，對(duì)第i個(gè)短時(shí)窗內(nèi)的數(shù)據(jù)序列Xi (m)做離散傅里葉變換并計(jì)算其功率譜Yi(l2):第 i個(gè)短時(shí)窗內(nèi)的數(shù)據(jù)序列為 Xi (m) =x(rii), m = 0，1，…M_l,叫=(1-l)L, (i_l)L+l,…，(1-l)L+M-l，用下列式1對(duì)Xi(m)做離散傅里葉變換:
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種雙曲調(diào)頻信號(hào)周期斜率和起始頻率估計(jì)方法，其特征在于，該估計(jì)方法包括以下步驟:第一步，獲取待處理的數(shù)據(jù)序列Χ(n), n = 0，1，…，N-l:從傳感器接收Ν個(gè)采樣點(diǎn)的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)作為待處理的數(shù)據(jù)序列x(n)，n = 0，1，…，N-1，或從存儲(chǔ)器中提取從檢測(cè)到信號(hào)時(shí)刻起始的N個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)作為待處理的數(shù)據(jù)序列X (n)，n = 0，1，…，N-1，所述的N為檢測(cè)到的雙曲調(diào)頻信號(hào)脈寬長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)；第二步，參數(shù)初始化:設(shè)置短時(shí)窗長(zhǎng)Μ、短時(shí)窗移動(dòng)步進(jìn)L、最大迭代次數(shù)門限Κ和精度控制指標(biāo)ε，計(jì)算出總的短時(shí)窗個(gè)數(shù)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙曲調(diào)頻信號(hào)周期斜率和起始頻率估計(jì)方法，其特征在于，所述的第三步中，Xi(m)的離散傅里葉變換是通過(guò)快速傅里葉變換實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙曲調(diào)頻信號(hào)周期斜率和起始頻率估計(jì)方法，其特征在于，所述的第八步中，權(quán)重修正因子51=1。
【文檔編號(hào)】G01S7/00GK103675758SQ201310652510
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】方世良, 姚帥, 王曉燕, 韓寧, 王莉 申請(qǐng)人:東南大學(xué)