一种基于CWD时频分析的复合调制信号识别方法技术

本发明专利技术属于信息与通信工程的脉内信号类型识别领域，具体涉及一种基于CWD时频分析的复合调制信号识别方法。本发明专利技术利用了CWD算法对脉冲采样信号进行时频图像分析，能针对多种常规信号和多种复合调制信号进行分类识别。本发明专利技术相对于一般的瞬时相位法和短时傅里叶变换等时频分析方法有着更好的抗噪声性能，在较低信噪比的情况下也有良好的识别性能。

A Recognition Method of Compound Modulation Signal Based on CWD Time-Frequency Analysis

【技术实现步骤摘要】
一种基于CWD时频分析的复合调制信号识别方法
本专利技术属于信息与通信工程的脉内信号类型识别领域，具体涉及一种基于CWD时频分析的复合调制信号识别方法。
技术介绍
近年来，雷达对距离速度分辨率、测速测距精度、抗干扰性能和低截获概率提出了更高的要求。传统的单一调制信号已逐渐不能兼顾这些要求，因而复合调制信号正越来越成为研究热点。常见复合调制信号有频率编码与相位编码复合(FSK_BPSK)信号、伪码—线性调频复合(LFM_BPSK)信号。FSK_BPSK符合信号旁瓣压缩性能好及距离分辨率高，在雷达等领域受到广泛关注。针对线性调频(LFM)信号形式简单,易被截获,而伪码调相信号对多普勒频移较敏感等问题,提出一种脉间伪码调相脉内线性调频的新的复合调制信号。该新信号具有图钉型模糊函数和良好的距离及速度分辨率。在高分辨力,抗干扰、低截获方面都显示出独特的优势。LeMieux讨论了基于Costas和互补Welti码的FSK_PSK复合信号。Donohoe研究了基于Costas和基于量化线性调频FSK_PSK复合信号的模糊函数性质。2011年曾小东等人基于ZAM—GTFR对2FSK_BPSK复合调制信号进行参数估计。2016年王曙光等人以信号频谱相像系数和幅度统计参数为分类特征对FSK_BPSK复合调制信号进行识别。2012年向崇文等人针对LFM_BPSK信号提出了一种基于分数阶傅里叶变换平面切割与相关检测结合的新方法。2013年宋军等人采用二叉树方法，基于相位展开和瞬时频率对LFM—BPSK复合调制信号、BPSK信号和LFM信号进行了识别，并讨论和分析了纽曼—皮尔逊(N—P)准则下识别门限的选取。接着对LFM_BPSK复合调制信号进行参数估计。综上，很少有学者提出多个复合调制信号的综合识别方案，针对这一问题，本专利技术提出了基于CWD时频分析的多个信号类型(包括两个复合调制信号)的识别方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供构建多个复合调制信号的脉内识别方案，使输入的采样信号的脉内信息通过算法流程提取出基本参数并进行分类的一种基于CWD时频分析的复合调制信号识别方法。本专利技术的目的通过如下技术方案来实现：一种基于CWD时频分析的复合调制信号识别方法，包括以下步骤：步骤一：对输入的信号采样，对采样信号进行CWD时频变换，得到时频图像；步骤二：对时频图像进行图像形态学处理，对处理后的图像进行骨架提取，得到时频线；步骤三：对时频线进行Radon变换，对比映射到频率轴方向的Radon变换图，Radon变换图带最大的为大带宽类信号；Radon变换图带宽小于大带宽类信号且峰数量大于1的为FSK类信号；Radon变换图带宽小于大带宽类信号且峰数量小于或等于1的为单载频类信号；所述的大带宽类信号包括LFM信号、LFM_BPSK信号和NLFM信号；所述的FSK类信号包括2FSK信号和FSK_BPSK信号；所述的单载频类信号包括常规信号和BPSK信号；步骤四：对于单载频类信号，对整个脉冲时间内进行瞬时累加自相关分析，检测相位跳变点；检测到相位跳变点的为BPSK信号，检测不到的为常规信号；步骤五：对于FSK类信号进行时域切割后分段检测，对每个时间段进行瞬时累加自相关分析，检测相位跳变点；检测到相位跳变点的为FSK_BPSK信号，检测不到的为2FSK信号；步骤六：对于大带宽类信号，对Radon变换图进行线性区域能量检测，线性区域的能量占比低的为NFLM信号；再对线性区域的能量占比高的信号的整个脉冲时间内进行瞬时累加自相关分析，检测相位跳变点；检测到相位跳变点的为与LFM_BPSK信号，检测不到的为LFM信号。本专利技术还可以包括：步骤四、步骤五和步骤六中所述的瞬时累加自相关分析具体为：设被检测的信号为：其中，A为常数，f0为信号载频，为相位调制函数；信号的瞬时自相关为：τ为信号延迟；所述的瞬时累加自相关分析为假设信号s(t)到信号s(t+τ)发生相位突变，依次增大τ，分别取不同的τ值，多次运算后时域叠加，上述过程离散形式表示为：所述的步骤一中输入的信号满足奈奎斯特采样定理且信号频段处于采样频率的第一奈奎斯特区。本专利技术的有益效果在于：本专利技术能针对多种常规信号和多种复合调制信号进行分类识别。本专利技术相对于一般的瞬时相位法和短时傅里叶变换等时频分析方法有着更好的抗噪声性能，在较低信噪比的情况下也有良好的识别性能。附图说明图1是一种基于CWD时频分析的复合调制信号识别方法的方案框图。图2(a)是常规信号的CWD时频图像(20dB)。图2(b)是BPSK信号的CWD时频图像(20dB)。图2(c)是2FSK信号的CWD时频图像(20dB)。图2(d)是LFM信号的CWD时频图像(20dB)。图2(e)是FSK_BPSK信号的CWD时频图像(20dB)。图2(f)是LFM_BPSK信号的CWD时频图像(20dB)。图2(g)是NLFM信号的CWD时频图像(20dB)。图3(a)是常规信号的骨架提取图像。图3(b)是BPSK信号的骨架提取图像。图3(c)是2FSK信号的骨架提取图像。图3(d)是LFM信号的骨架提取图像。图3(e)是FSK_BPSK信号的骨架提取图像。图3(f)是LFM_BPSK信号的骨架提取图像。图3(g)是NLFM信号的骨架提取图像。图4(a)是常规信号的Radon变换图像(变换角度-π/2)。图4(b)是BPSK信号的Radon变换图像(变换角度-π/2)。图4(c)是2FSK信号的Radon变换图像(变换角度-π/2)。图4(d)是LFM信号的Radon变换图像(变换角度-π/2)。图4(e)是FSK_BPSK信号的Radon变换图像(变换角度-π/2)。图4(f)是LFM_BPSK信号的Radon变换图像(变换角度-π/2)。图4(g)是NLFM信号的Radon变换图像(变换角度-π/2)。图5(a)是NLFM信号的Radon变换图像(变换角度为积分最大时的角度)。图5(b)是LFM信号的Radon变换图像(变换角度为积分最大时的角度)。图5(c)是LFM_BPSK信号的Radon变换图像(变换角度为积分最大时的角度)。图6(a)是2FSK信号的第一个频率编码区域的时域分割图像。图6(b)是2FSK信号的第二个频率编码区域的时域分割图像。图6(c)是FSK_BPSK信号的第一个频率编码区域的时域分割图像。图6(d)是FSK_BPSK信号的第二个频率编码区域的时域分割图像。图7(a)是常规信号的瞬时累加自相关后的时域图像(累加次数30)。图7(b)是BPSK信号的瞬时累加自相关后的时域图像(累加次数30)。图7(c)是2FSK信号的瞬时累加自相关后的时域图像(累加次数30)。图7(d)是LFM信号的瞬时累加自相关后的时域图像(累加次数30)。图7(e)是FSK_BPSK信号的瞬时累加自相关后的时域图像(累加次数30)。图7(f)是LFM_BPSK信号的瞬时累加自相关后的时域图像(累加次数30)。图8是不同信号类型的识别率曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述。本专利技术应用于雷达信号脉冲的脉内类型识别，目的在构建多个复合调制信号的脉内识别方案。使输入的采样信号的脉内信息通过算法流程提取出基本参数并进行分类。本专利技术的实现方案：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CWD时频分析的复合调制信号识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：对输入的信号采样，对采样信号进行CWD时频变换，得到时频图像；步骤二：对时频图像进行图像形态学处理，对处理后的图像进行骨架提取，得到时频线；步骤三：对时频线进行Radon变换，对比映射到频率轴方向的Radon变换图，Radon变换图带最大的为大带宽类信号；Radon变换图带宽小于大带宽类信号且峰数量大于1的为FSK类信号；Radon变换图带宽小于大带宽类信号且峰数量小于或等于1的为单载频类信号；所述的大带宽类信号包括LFM信号、LFM_BPSK信号和NLFM信号；所述的FSK类信号包括2FSK信号和FSK_BPSK信号；所述的单载频类信号包括常规信号和BPSK信号；步骤四：对于单载频类信号，对整个脉冲时间内进行瞬时累加自相关分析，检测相位跳变点；检测到相位跳变点的为BPSK信号，检测不到的为常规信号；步骤五：对于FSK类信号进行时域切割后分段检测，对每个时间段进行瞬时累加自相关分析，检测相位跳变点；检测到相位跳变点的为FSK_BPSK信号，检测不到的为2FSK信号；步骤六：对于大带宽类信号，对Radon变换图进行线性区域能量检测，线性区域的能量占比低的为NFLM信号；再对线性区域的能量占比高的信号的整个脉冲时间内进行瞬时累加自相关分析，检测相位跳变点；检测到相位跳变点的为与LFM_BPSK信号，检测不到的为LFM信号。...

【技术特征摘要】
1.一种基于CWD时频分析的复合调制信号识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：对输入的信号采样，对采样信号进行CWD时频变换，得到时频图像；步骤二：对时频图像进行图像形态学处理，对处理后的图像进行骨架提取，得到时频线；步骤三：对时频线进行Radon变换，对比映射到频率轴方向的Radon变换图，Radon变换图带最大的为大带宽类信号；Radon变换图带宽小于大带宽类信号且峰数量大于1的为FSK类信号；Radon变换图带宽小于大带宽类信号且峰数量小于或等于1的为单载频类信号；所述的大带宽类信号包括LFM信号、LFM_BPSK信号和NLFM信号；所述的FSK类信号包括2FSK信号和FSK_BPSK信号；所述的单载频类信号包括常规信号和BPSK信号；步骤四：对于单载频类信号，对整个脉冲时间内进行瞬时累加自相关分析，检测相位跳变点；检测到相位跳变点的为BPSK信号，检测不到的为常规信号；步骤五：对于FSK类信号进行时域切割后分段检测，对每个时间段进行瞬时累加自相关分析，检测相位跳...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，雷宇，郭立民，黄湘松，潘大鹏，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23