一种基于插值拟合的频谱包络提取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于插值拟合的频谱包络提取方法，将能量概率分布的中心作为回波谱的主频位置；以主频位置为分界线将回波频谱分成左右两部分，分别进行高阶多项式拟合以获得左、右频谱轮廓曲线，求取左右频谱最靠近主频位置的极小值并将其作为信号带宽门限；在信号带宽区间内分别判断左右频谱的单调性，若不单调则分别对左右频谱进行局部分段划分，在每段区间内查找极大值，将全局极大值连接后进行三次样条插值，对插值后的序列再次进行单调性判决，若不单调则重复上述过程，直至左右频谱分别呈现单调递增与单调递减。本发明专利技术具有从低信噪比下的回波谱中提取频谱包络曲线的能力，能够消除远场频谱的畸变现象，有效获取边带谱的单调平稳特性。单调平稳特性。单调平稳特性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于插值拟合的频谱包络提取方法


[0001]本专利技术涉及雷达信号处理领域，尤其涉及一种基于插值拟合的频谱包络提取方法。

技术介绍

[0002]雷达回波频谱包络通常能描述雷达回波能量在频域上的分布，反映了回波信号的边带特性以及边带与主频的衰减特性，而该特性是研究雷达回波频谱规律的重要输入数据。然而，边带特性通常是由雷达功放管的自身特性所决定且具有明显的随机性，故难以构建统一的频谱边带特性模型。本专利技术专利面向设备获取的实测频谱数据，依托每张谱包络的实际特性来开展智能建模。
[0003]从原理上看，雷达频谱是通过直接测量待测天线的远场数据得到，是一种描述目标特性的典型功率谱。通常功率谱估计主要分成两类，一是经典谱估计，该方法依赖于传统的傅里叶变换且具有计算量小、处理速度快的优点；二是现代谱估计，该方法能达到较高的频率分辨率，但是算法较复杂且计算量较大。实测远场谱的频谱分析依托于经典谱估计，频谱包络线一般处于基线侧的中部偏外围部分，当频谱规律明显时，包络线较为光滑；当噪声基底较高时，包络线易呈现毛刺状。当频谱分布出现畸变时，边带特性会本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于插值拟合的频谱包络提取方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、获取实测的雷达远场谱，采用基于能量均衡法进行主频分析，得到主频位置；步骤2、以主频位置为分界线将雷达远场谱分成左、右两部分频谱，分别对左、右部分频谱进行高阶多项式拟合以获得左、右频谱轮廓曲线，进而求取左、右频谱最靠近主频位置的极小值并将其作为信号带宽门限；遍历轮廓曲线后搜索得到所有极小值，选取最靠近主频位置的极小值作为左频谱的信号边界；步骤3、对主频右侧的远场频谱采用最小二乘高阶多项式拟合方法，求取右侧频谱的信号边界，根据左、右侧频谱的信号边界得到远场谱的信号带宽区间；步骤4、对该信号带宽区间内的原始频谱做平滑预处理，在保留频谱信号特征的基础上初步消除毛刺尖峰现象；步骤5、对平滑预处理后的远场谱进行分段划分，在每分段频谱中求取最大极大值，再将所有最大极大值集合构成分段最大极大值集；步骤6、将步骤5中获得的最大极大值集进行三次样条插值后，得到基于局部极值的新远场频谱；步骤7、以主频位置为分界线，分别判断新远场谱的左、右频谱是否分别满足单调递增和单调递减，若不满足，将该新远场谱视作原始频谱，重复步骤2至步骤6，直至左、右频谱分别满足单调递增和单调递减，此时判定为远场谱频谱包络提取完毕。2.根据权利要求1所述的基于插值拟合的频谱包络提取方法，其特征在于，所述步骤1中实测的雷达远场谱采用合成功率谱统计模型来表征；由于某照射区域内的回波信号是该范围内目标反射电磁波的综合结果，故雷达接收到的回波脉冲序列视作在有效时间段内载波脉冲的幅度和相位受到了调制；设调制函数为A(t)，其对应的频谱就是远场复频谱；远场功率谱基本形式为：由于雷达回波总会收到各类噪声的干扰以及边带影响，因此雷达远场谱中噪声和信号的合成功率谱统计模型写为：其中，S(f)为雷达远场谱；D(f)是噪声和信号的合成功率谱；σ
pp
为在不同极化方式下的雷达回波后向散射强度；θ
i
为雷达掠射角；δf
pp
为不同极化方式下的有效带宽；N0为噪声功率谱；f
d
表示远场谱主频；f和m分别表示远场谱频点和正整数。3.根据权利要求1所述的基于插值拟合的频谱包络提取方法，其特征在于，所述步骤1中得到的主频位置为：用能量均衡法来估计得到主频位置，将远场谱的最左和最右侧频点分别作为原始信号区间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曦，谭辉，陶理，王之立，黎梦雪，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：