三角调频脉冲信号的时域调制域参数联合测量方法技术

本发明专利技术公开了一种三角调频脉冲信号的时域调制域参数联合测量方法，主要解决现有技术测量三角调频脉冲信号参数精度低、运算量大的问题。其实现步骤是：1.通过信号分析仪获取三角调频脉冲信号的实部虚部离散数值；2.根据该离散数值计算三角调频脉冲信号的信号包络；3.由信号包络估计三角调频脉冲信号的近似幅度；4.利用近似幅度设定判决门限，并检测脉冲个数；5.计算各个脉冲的脉冲宽度；6.由脉冲个数、脉冲宽度计算各项时域参数；7.在时域参数基础上计算三角调频脉冲信号的瞬时频率；8.由瞬时频率计算出三角调频脉冲信号的各项调制域参数。仿真结果表明，高信噪比下，本发明专利技术方法比现有其他方法运算量小，精度更高。

【技术实现步骤摘要】
三角调频脉冲信号的时域调制域参数联合测量方法
本专利技术涉及雷达
，特别涉及一种三角调频脉冲信号的时域调制域参数联合测量方法，可用于现代雷达电子战中测量三角调频类雷达信号的关键信息。
技术介绍
三角调频脉冲信号是现代雷达电子战中常采用的一种发射信号，具有对多普勒频移不敏感性，解决信号能量和距离分辨率矛盾的优点。测量三角调频脉冲信号参数是雷达信号处理工程领域的重点之一。传统的测量方法仅针对时域或者调制域，未把时域和调制域结合在一起进行参数测量。而且测量三角调频信号调制域参数需要进行时频分析，常用的时频分析方法，如短时傅里叶变换STFT和Wigner-Vile分布，它们在对三角调频信号时频分析时存在着诸多缺陷。STFT存在着窗长和窗函数选择困难的问题，由于使用了傅里叶变换，运算量较大，而且受测不准准则的限制，不能解决时间分辨率和频率分辨率的矛盾。Wigner-Vile分布虽然不使用窗函数，不存在STFT的问题，但是对多分量信号如三角调频信号)进行时频分布时存在着“交叉项”干扰，时频分布将变得模糊，对频率估计不准，而且它采用了积分运算，运算量较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于上述已有技术的不足，提出一种三角调频脉冲信号的时域调制域参数联合测量方法，来获得准确的线性度等调制域参数，以减小运算量和误差，提高测量精度。实现本专利技术目的的技术思路是在联合时域、调制域测量，时域分析时采用统计脉冲信号包络数值的方法估计判决门限，实现脉冲个数、脉冲宽度等时域参数的测量，在调制域分析时采用相位差分法来得到信号的瞬时频率曲线，获得准确的线性度等调制域参数。其技术步骤包括如下：(1)测量三角调频脉冲信号的离散数值；1a)通过雷达接收天线获取三角调频脉冲信号形式的雷达回波；1b)用信号分析仪读取得到待测量的三角调频脉冲信号实部I(t)和虚部Q(t)的数值大小；1c)设定采样率fs，抽样选取1秒时间长度的待测量的三角调频脉冲信号实部I(t)和虚部Q(t)，得到此三角调频脉冲信号实部I(t)和虚部Q(t)的离散取值I(n)、Q(n)；(2)通过离散取值得到三角调频脉冲信号的时域参数：(2a)根据三角调频脉冲信号的实、虚部离散取值I(n)和Q(n)，计算三角调频脉冲信号包络：(2b)根据三角调频脉冲信号包络y(n)估计出三角调频脉冲信号的近似顶值A'top和近似底值A'ba，得到近似幅度测量值为：A'＝A'top-A'ba；(2c)用10％A'近似幅度测量值作为上升沿和下降沿的检测门限，检测得到三角调频脉冲信号的脉冲个数n，用每个脉冲的近似上升沿、近似下降沿的检测门限所在点数除以采样率，得到相对应的每个脉冲的近似上升沿判决时刻t'升、近似下降沿的判决时刻t'降，计算脉冲信号各个脉冲的宽度为：τ＝t′降-t′升；(2d)在每个脉冲的脉冲宽度内，运用密度分布平均法，计算每个脉冲精确的顶值Atop和底值Aba，并求得每个脉冲精确幅度值A为：A＝Atop-Aba；(2e)根据每个脉冲的最大值Vmax和最小值Vmin，计算每个脉冲的过冲Sover，下冲Sunder，脉冲幅度上参考线M上和脉冲幅度下参考线M下：Sover＝Vmax-Atop，Sunder＝Aba-Vmin，M上＝Aba+90％×A，M下＝Aba+10％×A；(2f)通过脉冲幅度上参考线M上和脉冲幅度下参考线M下，在脉冲宽度τ内查找这两条参考值对应的时刻值，计算出脉冲的上升时间tr、下降时间tf，脉冲周期T，关闭时间toff及占空比dt：tr＝tr上-tr下，tf＝tf下-tf上，T＝t'r下-tr下，toff＝T-τ，dt＝τ/T，其中：tr上是上升沿中脉冲幅度上参考线M上所对应的时刻，tr下是上升沿中脉冲幅度下参考线M下所对应的时刻，tf上是下降沿中脉冲幅度上参考线M上所对应的时刻，tf下是下降沿中脉冲幅度下参考线M下所对应的时刻，t'r下是相邻下一次上升沿中脉冲幅度上参考线M上所对应的时刻；(3)通过离散取值得到三角调频脉冲信号的调制域参数：(3a)根据三角调频脉冲信号的实、虚部离散取值I(n)和Q(n)，计算三角调频脉冲信号每个点的瞬时相位：(3b)根据瞬时相位采用相位差分法对三角调频脉冲信号进行时频分析，提取三角调频脉冲信号的瞬时频率：其中fs为信号的采样率；(3c)根据已得三角调频脉冲信号的每个脉冲的近似上升沿判决时刻t'升、近似下降沿的判决时刻t'降，得到三角调频脉冲信号的每个脉冲的带宽：本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1、本专利技术在估计脉冲的近似幅度的过程中，采用密度分布平均法来估计三角调频脉冲信号的近似顶值A'top和近似底值A'ba，与现有的密度分布众数法相比精度更高，当三角调频脉冲信号的采样点数越多时，脉冲包络最大值ymax和脉冲包络最小值ymin之间均分的区间个数越多，所求得的近似底值A'top和近似顶值A'ba越精确，可以满足更好的精度要求。2、本专利技术进行时频分析时采用相位差分法，相对于STFT法，运算量大大减小，而且没有窗函数，也不受测不准准则的限制。相对于Wigner-Vile分布法，没有“交叉项”的干扰问题。高信噪比下，该方法相对于其他方法，具有测量参数运算量小，误差小等优点，适合于工程实践。附图说明图1是本专利技术的实现流程图；图2是用STFT方法对三角调频信号进行时频分析，得到的时频曲线；图3是用Wigner-Vile方法对三角调频信号进行时频分析，得到的时频曲线；图4是本专利技术在信噪比SNR为20dB的情况下，用相位差分法对三角调频脉冲信号进行时频分析的时频曲线；图5是本专利技术在信噪比SNR为7dB的情况下，用相位差分法对三角调频脉冲信号进行时频分析的时频曲线。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术做进一步详细描述。现代雷达电子战中，雷达回波的时域、调制域参数搭载了很多有用信息，而雷达回波的参数是未知的，并不能通过雷达接收天线直接获取。对于不同类型的雷达信号，其参数测量方法也不尽相同，三角调频脉冲信号是雷达常用的一种发射信号，测量三角调频脉冲信号参数是雷达信号处理工程领域的重点之一。三角调频脉冲信号由于脉内调制复杂的特性使参数测量尤为困难，运算量巨大，经常出现测量不准的问题。为了能够准确快速得测量三角调频脉冲信号的时域、调制域参数，必须采取一种运算量小并且精度更高的测量方法。本专利技术就是通过信号分析仪读取三角调频脉冲信号的数值大小，进而采用联合时域、调制域的思想，用密度分布平均法和相位差分法更加精确详细地测量三角调频脉冲信号的具体参数。参照图1，本专利技术的具体实施步骤如下：步骤1：测量三角调频脉冲信号的离散数值。1a)雷达通过接收天线接收三角调频脉冲信号形式的雷达回波，并将接收到的三角调频脉冲信号的实部I(t)和虚部Q(t)以数据形式保存到.dat文件中；1b)将.dat文件上传到信号分析仪，读取得到三角调频脉冲信号的实部I(t)和虚部Q(t)的数值大小；1c)设定采样率fs，抽取1秒时间长度的待测量的三角调频脉冲信号，对其进行离散采样，得到此1秒长度的三角调频脉冲信号实部I(t)和虚部Q(t)的离散取值I(n)、Q(n)。步骤2：计算三角调频脉冲信号的时域参数。2a)根据三角调频脉冲信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三角调频脉冲信号的时域调制域参数联合测量方法，包括：(1)测量三角调频脉冲信号的离散数值；1a)通过雷达接收天线获取三角调频脉冲信号形式的雷达回波；1b)用信号分析仪读取得到待测量的三角调频脉冲信号实部I(t)和虚部Q(t)的数值大小；1c)设定采样率fs，抽样选取1秒时间长度的待测量的三角调频脉冲信号实部I(t)和虚部Q(t)，得到此三角调频脉冲信号实部I(t)和虚部Q(t)的离散取值I(n)、Q(n)；(2)通过离散取值得到三角调频脉冲信号的时域参数：(2a)根据三角调频脉冲信号的实、虚部离散取值I(n)和Q(n)，计算三角调频脉冲信号包络：y(n)=I2(n)+Q2(n),]]>(2b)根据三角调频脉冲信号包络y(n)估计出三角调频脉冲信号的近似顶值A'top和近似底值A'ba，得到近似幅度测量值为：A'＝A'top‑A'ba；(2c)用10％A'近似幅度测量值作为上升沿和下降沿的检测门限，检测得到三角调频脉冲信号的脉冲个数n，用每个脉冲的近似上升沿、近似下降沿的检测门限所在点数除以采样率，得到相对应的每个脉冲的近似上升沿判决时刻t'升、近似下降沿的判决时刻t'降，计算脉冲信号各个脉冲的宽度为：τ＝t'降‑t'升；(2d)在每个脉冲的脉冲宽度内，运用密度分布平均法，计算每个脉冲精确的顶值Atop和底值Aba，并求得每个脉冲精确幅度值A为：A＝Atop‑Aba；(2e)根据每个脉冲的最大值Vmax和最小值Vmin，计算每个脉冲的过冲Sover，下冲Sunder，脉冲幅度上参考线M上和脉冲幅度下参考线M下：Sover＝Vmax‑Atop，Sunder＝Aba‑Vmin，M上＝Aba+90％×A，M下＝Aba+10％×A；(2f)通过脉冲幅度上参考线M上和脉冲幅度下参考线M下，在脉冲宽度τ内查找这两条参考值对应的时刻值，计算出脉冲的上升时间tr、下降时间tf，脉冲周期T，关闭时间toff及占空比dt：tr＝tr上‑tr下，tf＝tf下‑tf上，T＝t'r下‑tr下，toff＝T‑τ，dt＝τ/T，其中：tr上是上升沿中脉冲幅度上参考线M上所对应的时刻，tr下是上升沿中脉冲幅度下参考线M下所对应的时刻，tf上是下降沿中脉冲幅度上参考线M上所对应的时刻，tf下是下降沿中脉冲幅度下参考线M下所对应的时刻，t'r下是相邻下一次上升沿中脉冲幅度上参考线M上所对应的时刻；(3)通过离散取值得到三角调频脉冲信号的调制域参数：(3a)根据三角调频脉冲信号的实、虚部离散取值I(n)和Q(n)，计算三角调频脉冲信号每个点的瞬时相位：(3b)根据瞬时相位采用相位差分法对三角调频脉冲信号进行时频分析，提取三角调频脉冲信号的瞬时频率：其中fs为信号的采样率；(3c)根据已得三角调频脉冲信号的每个脉冲的近似上升沿判决时刻t'升、近似下降沿的判决时刻t'降，得到三角调频脉冲信号的每个脉冲的带宽：...

【技术特征摘要】
1.一种三角调频脉冲信号的时域调制域参数联合测量方法，包括：(1)测量三角调频脉冲信号的离散数值；1a)通过雷达接收天线获取三角调频脉冲信号形式的雷达回波；1b)用信号分析仪读取得到待测量的三角调频脉冲信号实部I(t)和虚部Q(t)的数值大小；1c)设定采样率fs，抽样选取1秒时间长度的待测量的三角调频脉冲信号实部I(t)和虚部Q(t)，得到此三角调频脉冲信号实部I(t)和虚部Q(t)的离散取值I(n)、Q(n)；(2)通过离散取值得到三角调频脉冲信号的时域参数：(2a)根据三角调频脉冲信号的实、虚部离散取值I(n)和Q(n)，计算三角调频脉冲信号包络：(2b)根据三角调频脉冲信号包络y(n)估计出三角调频脉冲信号的近似顶值A'top和近似底值A'ba，得到近似幅度测量值为：A'＝A'top-A'ba；(2c)用10％A'近似幅度测量值作为上升沿和下降沿的检测门限，检测得到三角调频脉冲信号的脉冲个数n，用每个脉冲的近似上升沿、近似下降沿的检测门限所在点数除以采样率，得到相对应的每个脉冲的近似上升沿判决时刻t'升、近似下降沿的判决时刻t'降，计算脉冲信号各个脉冲的宽度为：τ＝t'降-t'升；(2d)在每个脉冲的脉冲宽度内，运用密度分布平均法，计算每个脉冲精确的顶值Atop和底值Aba，并求得每个脉冲精确幅度值A为：A＝Atop-Aba；(2e)根据每个脉冲的最大值Vmax和最小值Vmin，计算每个脉冲的过冲Sover，下冲Sunder，脉冲幅度上参考线M上和脉冲幅度下参考线M下：Sover＝Vmax-Atop，Sunder＝Aba-Vmin，M上＝Aba+90％×A，M下＝Aba+10％×A；(2f)通过脉冲幅度上参考线M上和脉冲幅度下参考线M下，在脉冲宽度τ内查找这两条参考值对应的时刻值，计算出脉冲的上升时间tr、下降时间tf，脉冲周期T，关闭时间toff及占空比dt：tr＝tr上-tr下，tf＝tf下-tf上，T＝t'r下-tr下，toff＝T-τ，dt＝τ/T，其中：tr上是上升沿中脉冲幅度上参考线M上所对应的时刻，tr下是上升沿中脉冲幅度下参考线M下所对应的时刻，tf上是下降沿中脉冲幅度上参考线M上所对应的时刻，tf下是下降沿中脉冲幅度下参考线M下所对应的时刻，t'r下是相邻下一次上升沿中脉冲幅度上参考线M上所对应的时刻；(3)通过离散取值得到三角调频脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林让，赵健，刘艺，苗雪平，雷宇，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61