The invention belongs to the field of time-frequency analysis in signal processing, and specifically relates to a skewness-based adaptive variable window length short-time time-frequency conversion technology for non-linear FM signals. The invention uses skewness to control the adaptive process of window function length: firstly, the starting point of window length is taken as the signal starting point, and the window length is maximized; secondly, based on Skewness control, the window length is reduced step by step until the adaptive result of window length is obtained, and then the starting point of windowing is moved forward (N1/4) points for windowing; secondly, the starting point of windowing is taken back (3N1/4). The point is the starting point for the next window addition; after all windows are added, the results of each window addition are summarized into a time-frequency chart. The invention solves the problem that the signal aggregation and resolution are not high enough when the existing adaptive time-frequency transform is used to analyze the multi-component FM signal.
【技术实现步骤摘要】
一种基于偏度的自适应变窗长短时时频变换技术
本专利技术属于信号处理中时频分析领域,具体涉及一种基于偏度的自适应变窗长短时时频变换技术,主要针对非线性调频信号。
技术介绍
调频信号指持续期间内频率连续变化的信号,被广泛应用于包括雷达、声纳和通信在内的各种信息系统中。根据信号频率变化的形式不同,调频信号可分为线性调频信号和非线性调频信号。线性调频信号可采用下述一般式来表达:其中s表示输入信号,t表示时间变量,K表示信号的分量数,Ak表示信号第k分量的振幅,e表示自然对数,fk表示信号第k分量的中心频率,γk为信号第k分量的调频率。非线性调频信号可采用下述一般式来表达:其中θk(t)是信号第k分量的相位函数。可以看到,式(1)是式(2)的一种特殊情况。分析调频信号通常采用的方式有短时傅里叶变换(Short-TimeFourierTransform,STFT)和魏格纳—威利变换(Wigner-VilleDistribution,WVD)。这两种方法都存在一些缺陷。STFT的信号能量聚集度比较低,而WVD有很强的交叉项。为改善上述缺陷,人们提出了吕分布(LvDistribution,LVD)。LVD既有很高的信号能量聚集度,又能够消除交叉项。LVD的逆变换ILVD(InverseLVD)是基于时间—频率表示的时频分析方法,处理结果为信号的时频图。然而ILVD不能直接应用于非线性调频信号,因此人们借鉴STFT的思想,用加窗分段的思想来解决此问题,提出了短时吕变换(Short-TimeLvTransform,STLVT)。与STFT相比,STLVT处理非线性调频信号的效 ...
【技术保护点】
1.一种基于偏度的自适应变窗长短时时频变换技术,具体步骤如下:步骤1:输入如式(2)所示的非线性调频信号,选择输入信号的起点作为加窗起点,设置每一次缩小窗长的比值Q(0
【技术特征摘要】
1.一种基于偏度的自适应变窗长短时时频变换技术,具体步骤如下:步骤1:输入如式(2)所示的非线性调频信号,选择输入信号的起点作为加窗起点,设置每一次缩小窗长的比值Q(0<Q<1);其中s表示输入信号,t表示时间变量,K表示信号的分量数,Ak表示信号第k分量的振幅,e表示自然对数,fk表示信号第k分量的中心频率,γk为信号第k分量的调频率,θk(t)是信号第k分量的相位函数;步骤2:令N0等于加窗起点到信号终点的距离;步骤3:以N0作为窗函数长度,从加窗起点处开始加窗,并对加窗后的信号依次执行式(3)、(4)、(5)、(6)、(9)、(10)、(11)、(12),式(12)的结果记为P0;信号的参数自相关函数表达为:其中Cr为不同信号分量之间的交叉项,Rz为为信号各分量的自相关项,表达式如下:LVD是对信号的参数自相关函数进行如下式所示的伸缩运算:ts为伸缩变换后的时间量,称为尺度时间,ts=(τ+1)t;伸缩变换后参数自相关函数Rs变为:称为尺度参数自相关函数,是尺度时间量ts和延迟量τ的函数;对式(6)的尺度参数自相关函数先后沿τ维、沿ts维进行两次傅里叶变换,得到LVD,如下式所示:其中Fτ{·}、分别表示沿τ维、沿ts维的傅里叶变换,式(7)第一项表示信号各分量能量以δ函数形式聚集在频率-调频率平面的(fk,γk)这些点上,第二项为交叉项的运算结果;ILVD是对LVD的信号部分先执行逆运算再...
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