一种非线性调频信号的实时生成方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种非线性调频NLFM信号的实时生成方法，包括：根据系统参数确定信号的信号参数；其中，所述信号参数至少包括：信号带宽、信号脉宽和峰值旁瓣比PSLR；根据所述PSLR确定功率谱密度函数；对所述功率谱密度函数进行计算，得到群延时向量；根据系统采样率计算频率轴向量；根据所述信号脉宽计算时间轴向量；利用所述频率轴向量和所述时间轴向量对所述群延时向量进行线性插值计算，得到瞬时频率向量；对所述瞬时频率向量进行积分，得到相位向量；根据相位向量确定信号时域离散向量；根据所述信号时域离散向量生成数字信号，并将所述数字信号进行数模转换，得到NLFM信号。

A Real-time Generation Method and Device for Nonlinear FM Signals

【技术实现步骤摘要】
一种非线性调频信号的实时生成方法及装置
本专利技术涉及信号处理
，尤其涉及一种非线性调频(Non-LinearFrequencyModulation，NLFM)信号的实时生成方法及装置。
技术介绍
合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar，SAR)能够全天时，全天候，全球对地观测，应用广泛。目前，线性调频(LinearFrequencyModulation，LFM)信号是SAR系统中最常用的发射波形，将这种波形通过匹配滤波后，生成的响应函数，经归一化后的峰值旁瓣比(PeakSideLobeRatio，PSLR)为-13分贝(decibel，dB)。为了抑制旁瓣的高度，通常采用加权窗函数、自适应滤波和优化算法，但是，这些方法会使匹配滤波器失配，降低输出的信噪比(SignaltoNoiseRatio，SNR)。相比于LFM信号，NLFM信号的脉冲压缩结果可以获得很低的PSLR，并且，这一过程并没有损失输出SNR。通过相关实验，NLFM信号可以避免SNR的1～2dB损失，相当于节省天线发射功率25％，对于能量紧缺的雷达系统中，采用NLFM信号作为发射波形可以提升系统性能。目前常用的技术手段是通过地面处理计算得到信号的离散值，再把该信号的离散值保存到现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，FPGA)的只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)。在使用时读取ROM保存的离散数据，进行数模转换，生成NLFM信号。而这种方法需要先采集信号并保存后，才能调用并转换生成NLFM信号，受制于ROM有限的存储空间，这种存储模式导致NLFM信号只能用于科学实验，无法进行工程推广。因此，如何缩短生成NLFM信号的时间，实现NLFM信号的实时生成是目前亟待解决的难题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种NLFM信号的实时生成方法和装置。本专利技术实施例提供一种NLFM信号的实时生成方法，包括：根据系统参数确定信号的信号参数；其中，所述信号参数至少包括：信号带宽、信号脉宽和峰值旁瓣比PSLR；根据所述PSLR确定功率谱密度函数；对所述功率谱密度函数进行计算，得到群延时向量；根据系统采样率计算频率轴向量；根据所述信号脉宽计算时间轴向量；利用所述频率轴向量和所述时间轴向量对所述群延时向量进行线性插值计算，得到瞬时频率向量；对所述瞬时频率向量进行积分，得到相位向量；根据相位向量确定信号时域离散向量；根据所述信号时域离散向量生成数字信号，并将所述数字信号进行数模转换，得到NLFM信号。上述方案中，所述根据所述PSLR确定功率谱密度函数，包括：根据所述PSLR获得与所述PSLR对应的窗函数，根据所述窗函数确定功率频谱密度函数。上述方案中，对所述功率谱密度函数进行计算，得到群延时向量，包括：对所述功率谱密度函数进行离散积分，得到群延时向量。上述方案中，所述利用所述频率轴向量和所述时间轴向量对所述群延时向量进行线性插值计算，得到瞬时频率向量，包括：将所述群延时向量拆分为n个群延时子向量，n为大于1的正整数；利用所述频率轴向量和所述时间轴向量对所述n个群延时子向量分别进行线性插值计算，得到n个瞬时频率向量；所述对所述瞬时频率向量进行积分，得到相位向量，包括：分别对根据所述n个瞬时频率向量进行积分，将积分的结果拼接，得到所述相位向量。本专利技术实施例提供一种NLFM信号的实时生成装置，包括：初始化模块，用于根据系统参数确定信号的信号参数；其中，所述信号参数至少包括：信号带宽、信号脉宽和峰值旁瓣比PSLR；功率谱密度函数确定模块，用于根据所述PSLR确定功率谱密度函数；群时延向量计算模块，用于对所述功率谱密度函数进行计算，得到群延时向量；频率轴向量计算模块，用于根据系统采样率计算频率轴向量；时间轴向量计算模块，用于根据所述信号脉宽计算时间轴向量；瞬时频率向量计算模块，用于利用所述频率轴向量和所述时间轴向量对所述群延时向量进行线性插值计算，得到瞬时频率向量；相位向量计算模块，用于对所述瞬时频率向量进行积分，得到相位向量；离散向量计算模块，用于根据相位向量确定信号时域离散向量；转换模块，用于根据所述信号时域离散向量生成数字信号，并将所述数字信号进行数模转换，得到NLFM信号。上述方案中，所述功率谱密度函数确定模块，具体用于：根据所述PSLR获得与所述PSLR对应的窗函数，根据所述窗函数确定功率频谱密度函数。上述方案中，所述群时延向量计算模块，具体用于：对所述功率谱密度函数进行离散积分，得到群延时向量。上述方案中，所述瞬时频率向量计算模块，还用于将所述群延时向量拆分为n个群延时子向量，n为大于1的正整数；利用所述频率轴向量和所述时间轴向量对所述n个群延时子向量分别进行线性插值计算，得到n个瞬时频率向量；所述相位向量计算模块，还用于分别对根据所述n个瞬时频率向量进行积分，将积分的结果拼接，得到所述相位向量。本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方案中任一NLFM信号的实时生成方法的步骤。本专利技术实施例提供的NLFM信号的实时生成方法，根据系统参数确定信号的信号参数；其中，所述信号参数至少包括：信号带宽、信号脉宽和峰值旁瓣比PSLR；根据所述PSLR确定功率谱密度函数；对所述功率谱密度函数进行计算，得到群延时向量；根据系统采样率计算频率轴向量；根据所述信号脉宽计算时间轴向量；利用所述频率轴向量和所述时间轴向量对所述群延时向量进行线性插值计算，得到瞬时频率向量；对所述瞬时频率向量进行积分，得到相位向量；根据相位向量确定信号时域离散向量；根据所述信号时域离散向量生成数字信号，并将所述数字信号进行数模转换，得到NLFM信号；实现了通过计算和数模转换直接生成NLFM信号的技术效果，将计算结果直接转换为NLFM信号，优化了计算结果保存和调用转换的步骤，提高了生成NLFM信号的速度，实现了实时生成NLFM信号的技术效果。附图说明附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。图1为本专利技术实施例一种NLFM信号的实时生成方法流程示意图；图2为本专利技术实施例一种NLFM信号的实时生成装置结构示意图；图3为本专利技术实施例一种时域信号生成方法流程示意图；图4为本专利技术实施例中线性插值算法的平面效果示意图；图5为本专利技术实施例一种基于FPGA硬件实现的装置结构示意图；图6为本专利技术实施例一种基于SAR系统实现的生成NLFM信号的时序结构示意图；图7为本专利技术实施例示波器采集的模拟信号结果的时域信号实部图像；图8为本专利技术实施例进行脉冲压缩后的时域信号实部图像。具体实施方式为了能够更加详尽地了解本专利技术实施例的特点与
技术实现思路
，下面结合附图对本专利技术实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本专利技术实施例。本专利技术实施例提供一种NLFM信号的实时生成方法，如图1所示，包括：步骤101，根据系统参数确定信号的信号参数；其中，所述信号参数至少包括：信号带宽、信号脉宽和峰值旁瓣比PSLR。其中，所述系统为雷达系统，所述信号为系统发射的信号。在一些实施例中，所述雷达系统参数为SAR系统的参数。在一些实施例中，所述信号为雷达发射信号。具体地，系统参数指SAR系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非线性调频NLFM信号的实时生成方法，其特征在于，所述方法包括：根据系统参数确定信号的信号参数；其中，所述信号参数至少包括：信号带宽、信号脉宽和峰值旁瓣比PSLR；根据所述PSLR确定功率谱密度函数；对所述功率谱密度函数进行计算，得到群延时向量；根据系统采样率计算频率轴向量；根据所述信号脉宽计算时间轴向量；利用所述频率轴向量和所述时间轴向量对所述群延时向量进行线性插值计算，得到瞬时频率向量；对所述瞬时频率向量进行积分，得到相位向量；根据相位向量确定信号时域离散向量；根据所述信号时域离散向量生成数字信号，并将所述数字信号进行数模转换，得到NLFM信号。

【技术特征摘要】
1.一种非线性调频NLFM信号的实时生成方法，其特征在于，所述方法包括：根据系统参数确定信号的信号参数；其中，所述信号参数至少包括：信号带宽、信号脉宽和峰值旁瓣比PSLR；根据所述PSLR确定功率谱密度函数；对所述功率谱密度函数进行计算，得到群延时向量；根据系统采样率计算频率轴向量；根据所述信号脉宽计算时间轴向量；利用所述频率轴向量和所述时间轴向量对所述群延时向量进行线性插值计算，得到瞬时频率向量；对所述瞬时频率向量进行积分，得到相位向量；根据相位向量确定信号时域离散向量；根据所述信号时域离散向量生成数字信号，并将所述数字信号进行数模转换，得到NLFM信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述PSLR确定功率谱密度函数，包括：根据所述PSLR获得与所述PSLR对应的窗函数，根据所述窗函数确定功率频谱密度函数。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对所述功率谱密度函数进行计算，得到群延时向量，包括：对所述功率谱密度函数进行离散积分，得到群延时向量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述频率轴向量和所述时间轴向量对所述群延时向量进行线性插值计算，得到瞬时频率向量，包括：将所述群延时向量拆分为n个群延时子向量，n为大于1的正整数；利用所述频率轴向量和所述时间轴向量对所述n个群延时子向量分别进行线性插值计算，得到n个瞬时频率向量；所述对所述瞬时频率向量进行积分，得到相位向量，包括：分别对根据所述n个瞬时频率向量进行积分，将积分的结果拼接，得到所述相位向量。5.一种非线性调频NLFM信号的实时生成装置，其特征在于，所述装置包括：初始化模块，用于根据系统参数确定信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：金国栋，沙瑜，刘开雨，王宇，邓云凯，刘大成，王伟，龙雅君，张永伟，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11