一种单载频脉冲信号的多脉冲频率精确测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种单载频脉冲信号的多脉冲频率精确测量方法及装置，涉及脉冲信号的频率精确测量方法。本发明专利技术技术要点包括：步骤1：将接收到的实数单载频脉冲串信号样本进行正交变换；使用Kay算法对第1个复数脉冲信号样本进行处理，得到频率迭代初始值f

Multi pulse frequency accurate measuring method and device for single carrier pulse signal

The invention discloses a multi pulse frequency accurate measuring method and device of a single carrier pulse signal, and relates to a method for accurately measuring the frequency of a pulse signal. Including the technical point of the invention: Step 1: will receive the real single carrier frequency pulse signal samples using orthogonal transform; Kay algorithm for processing first complex pulse signal sample frequency, get the initial value of iteration f

【技术实现步骤摘要】
一种单载频脉冲信号的多脉冲频率精确测量方法及装置
本专利技术涉及脉冲信号的频率精确测量方法，特别是涉及一种对单载频脉冲信号的多脉冲频率精确测量方法。
技术介绍
StevenKay在1989年的《IEEETransactionsonAcoustics.Speech.AndSignalProcessing》上发表了名为《AFastandAccurateSingleFrequencyEstimator》的论文，该论文提出了一种在高斯白噪声环境中对单载频信号利用相位加权方法进行频率精确测量的算法，这就是当前广为应用的Kay算法。论文中利用相位加权方法对单载频连续波信号进行相位加权处理，在高信噪比的条件下可以得到方差最小意义上的连续波信号频率的无偏测量值。采用Kay算法进行单载频信号频率测量的时候，其频率测量的精度与进行相位加权的信号样本长度有关，在一定范围内随着相位加权的信号样本越长，Kay算法能够得到的频率测量精度越高。因此，针对单载频连续波信号的频率精确测量要求，Kay算法可以通过增加相位加权的信号样本长度来获取所需的频率精确测量值。然而，针对脉冲信号时，由于其脉宽是固定的，进行相位加权的信号样本长度不可能超过脉宽，因此Kay算法能达到的最好的频率测量精度已经受到限制，无法再进一步提升频率测量精度。为了解决Kay算法对单载频脉冲信号进行频率测量时无法进一步提升频率测量精度的问题，本专利技术提出了一种对单载频脉冲信号的多脉冲频率精确测量方法，该方法可以在Kay算法的基础上进一步提升频率测量的精度。
技术实现思路
为了解决Kay算法进行单载频脉冲信号频率测量时无法进一步提升频率测量精度的问题，本专利技术在单脉冲频率测量的基础上利用多脉冲重复迭代，实现对单载频脉冲信号的高精度频率精确测量。本专利技术提供的单载频脉冲信号的多脉冲频率精确测量方法，包括：步骤1：将接收到的实数单载频脉冲串信号样本进行正交变换，得到K个复数脉冲信号样本；使用Kay算法对第1个复数脉冲信号样本进行处理，得到频率迭代初始值fsp；实数单载频脉冲串信号样本包括K个实数单载频脉冲信号；K为大于1的整数；步骤2：对每一个复数脉冲信号样本进行傅里叶变换，求取每一个复数脉冲信号样本傅里叶变换后的峰值点的相位值，从而得到K个相位值φ(k)，k＝1,2,……,K；将相邻两个相位值分别相减φ(k)-φ(k-1)，此处k取2,……,K，从而得到K-1个相位差Δφ(2),Δφ(3),……，Δφ(K)；步骤3：计算相邻两个复数脉冲信号样本进行傅里叶变换的起始采样点之间的时间差t0(k)-t0(k-1)，t0(k)表示第k个复数脉冲信号样本的傅里叶变换的起始采样点对应的时间，此处k取2,……,K，得到Δt(2),Δt(3),……，Δt(K)；步骤4：依次迭代计算以下公式K-1次，得到f(2)、f(3)、…、f(K)：Φ(n)＝2πf(n)Δt(n+1)-Δφ(n+1)；Φ′(n)＝2m(n)π+Δφ(n+1)；其中，n依次取1、2、3、…、K-1；f(1)＝fsp，[·]表示按照四舍五入的原则求取整数；f(K)即为所述实数单载频脉冲串信号样本的多脉冲频率精确测量值。优选的，步骤1进一步包括：步骤11：在第1个复数脉冲信号样本中求取全部采样点的相位值，将相邻两个采样点的相位值相减得到其中i＝1,2,……，L，表示第1个复数脉冲信号样本中相邻两个采样点的相位差的顺序标号，L表示复数脉冲信号样本相邻两个采样点相位差的总数；步骤12：按照公式求取L个相位加权系数，其中i＝1,2,……，L；计算公式即可得到第1个复数脉冲信号样本的单脉冲频率测量值fsp，其中ts为复数脉冲信号样本的采样间隔时间，i＝1,2,……，L。本专利技术提供的一种单载频脉冲信号的多脉冲频率精确测量装置，包括：频率迭代初始值计算单元，用于将接收到的实数单载频脉冲串信号样本进行正交变换，得到K个复数脉冲信号样本；使用Kay算法对第1个复数脉冲信号样本进行处理，得到频率迭代初始值fsp；实数单载频脉冲串信号样本包括K个实数单载频脉冲信号；K为大于1的整数；傅里叶变换峰值点相位差计算单元，用于对每一个复数脉冲信号样本进行傅里叶变换，求取每一个复数脉冲信号样本傅里叶变换后的峰值点的相位值，从而得到K个相位值φ(k)，k＝1,2,……,K；将相邻两个相位值分别相减φ(k)-φ(k-1)，此处k取2,……,K，从而得到K-1个相位差Δφ(2),Δφ(3),……，Δφ(K)；傅里叶变换起始采样点时间差计算单元，用于计算相邻两个复数脉冲信号样本进行傅里叶变换的起始采样点之间的时间差t0(k)-t0(k-1)，t0(k)表示第k个复数脉冲信号样本的傅里叶变换的起始采样点对应的时间，此处k取2,……,K，得到Δt(2),Δt(3),……，Δt(K)；多脉冲频率精确测量值迭代计算单元，用于依次迭代计算以下公式K-1次，得到f(2)、f(3)、…、f(K)：Φ(n)＝2πf(n)Δt(n+1)-Δφ(n+1)；Φ′(n)＝2m(n)π+Δφ(n+1)；其中，n依次取1、2、3、…、K-1；f(1)＝fsp，[·]表示按照四舍五入的原则求取整数；f(K)即为所述实数单载频脉冲串信号样本的多脉冲频率精确测量值。优选的，频率迭代初始值计算单元进一步包括：信号相位差计算单元，用于在第1个复数脉冲信号样本中求取全部采样点的相位值，将相邻两个采样点的相位值相减得到其中i＝1,2,……，L，表示第1个复数脉冲信号样本中相邻两个采样点的相位差的顺序标号，L表示复数脉冲信号样本相邻两个采样点相位差的总数；相位加权单元，用于按照公式求取L个相位加权系数，其中i＝1,2,……，L；计算公式即可得到第1个复数脉冲信号样本的单脉冲频率测量值fsp，其中ts为复数脉冲信号样本的采样间隔时间，i＝1,2,……，L。本专利技术在Kay算法单脉冲相位加权的基础上，利用多脉冲重复迭代方法，解决针对单载频脉冲信号时Kay算法无法进一步提升频率测量精度的问题。针对单载频脉冲信号对象时，本专利技术方法相比Kay算法需要更多的脉冲信号样本，然而可以大幅度提高频率测量精度。在单载频脉冲信号宽度为1us，SNR＝15dB，本专利技术采用6个脉冲信号样本，分别进行1000次蒙特卡罗试验，试验结果如附图2和附图3所示；Kay算法的单脉冲频率测量误差均值在-200Hz～200Hz之间，频率测量误差均方差在300Hz～450Hz之间；同样条件下，本专利技术方法的多脉冲频率测量误差均值在-0.4Hz～0.4Hz之间，频率测量误差均方差在0Hz～1.5Hz之间。综上可知，对单载频脉冲信号进行频率测量时，本专利技术方法相比Kay算法，尽管需要的信号脉冲数更多，但是却可以获得精度更高的频率精确测量值，本专利技术方法适合应用于对频率测量精度要求较高的情况。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1为本专利技术方法流程框图。图2为Kay算法单脉冲频率测量的误差均值和均方差。图3为本专利技术方法频率测量的误差均值及均方差。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单载频脉冲信号的多脉冲频率精确测量方法，其特征在于，包括：步骤1：将接收到的实数单载频脉冲串信号样本进行正交变换，得到K个复数脉冲信号样本；使用Kay算法对第1个复数脉冲信号样本进行处理，得到频率迭代初始值f

【技术特征摘要】
1.一种单载频脉冲信号的多脉冲频率精确测量方法，其特征在于，包括：步骤1：将接收到的实数单载频脉冲串信号样本进行正交变换，得到K个复数脉冲信号样本；使用Kay算法对第1个复数脉冲信号样本进行处理，得到频率迭代初始值fsp；实数单载频脉冲串信号样本包括K个实数单载频脉冲信号；K为大于1的整数；步骤2：对每一个复数脉冲信号样本进行傅里叶变换，求取每一个复数脉冲信号样本傅里叶变换后的峰值点的相位值，从而得到K个相位值φ(k)，k＝1,2,……,K；将相邻两个相位值分别相减φ(k)-φ(k-1)，此处k取2,……,K，从而得到K-1个相位差Δφ(2),Δφ(3),……，Δφ(K)；步骤3：计算相邻两个复数脉冲信号样本进行傅里叶变换的起始采样点之间的时间差t0(k)-t0(k-1)，t0(k)表示第k个复数脉冲信号样本的傅里叶变换的起始采样点对应的时间，此处k取2,……,K，得到Δt(2),Δt(3),……，Δt(K)；步骤4：依次迭代计算以下公式K-1次，得到f(2)、f(3)、…、f(K)：Φ(n)＝2πf(n)Δt(n+1)-Δφ(n+1)；Φ′(n)＝2m(n)π+Δφ(n+1)；其中，n依次取1、2、3、…、K-1；f(1)＝fsp，[·]表示按照四舍五入的原则求取整数；f(K)即为所述实数单载频脉冲串信号样本的多脉冲频率精确测量值。2.根据权利要求1所述的一种单载频脉冲信号的多脉冲频率精确测量方法，其特征在于，步骤1进一步包括：步骤11：在第1个复数脉冲信号样本中求取全部采样点的相位值，将相邻两个采样点的相位值相减得到其中i＝1,2,……，L，表示第1个复数脉冲信号样本中相邻两个采样点的相位差的顺序标号，L表示复数脉冲信号样本相邻两个采样点相位差的总数；步骤12：按照公式求取L个相位加权系数，其中i＝1,2,……，L；计算公式即可得到第1个复数脉冲信号样本的单脉冲频率测量值fsp，其中ts为复数脉冲信号样本的采样间隔时间，i＝1,2,……，L。3.一种单载频脉冲信号的多脉冲频率精确测量装置，其特征在于，包括：频率迭代...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕东泽，贾朝文，陈俊霖，程锌，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51