一种基于ICFWD技术的雷达线性调频信号高效检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于ICFWD技术的雷达线性调频信号高效检测方法，涉及雷达线性调频信号检测技术领域，包括所述通过线性正则变换与Wigner分布得到瞬时互相关函数型Wigner分布(ICFWD)，所述通过瞬时互相关函数型Wigner分布(ICFWD)得到单分量模型与双分量模型，所述由分量模型与双分量模型得到不等式模型，该基于ICFWD技术的雷达线性调频信号高效检测方法，通过给定线性正则变换自由参数，并通过判断输出信噪比不等式关系是否成立来进行线性正则变换自由参数的取舍，得到满足不等式关系的线性正则变换自由参数集。从该参数集中选取线性正则变换自由参数，利用相应的ICFWD技术进行非平稳信号处理，检测性能得以提升，从而使得雷达线性调频信号检测较为高效。使得雷达线性调频信号检测较为高效。使得雷达线性调频信号检测较为高效。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ICFWD技术的雷达线性调频信号高效检测方法


[0001]本专利技术涉及雷达线性调频信号检测
，具体为一种基于ICFWD技术的雷达线性调频信号高效检测方法。

技术介绍

[0002]非平稳信号检测作为估计与跟踪的必要前提，是雷达处理线性调频信号面临的基础性问题，是探索和发现新的自然规律、研究和发展高新技术的重要技术手段，属于非平稳信号处理领域的热点研究内容。传统Fourier分析框架下的时频分析工具已不能满足雷达检测线性调频信号时对信号表示高灵活性的需求，亟待从根本原理出发提出创新性研究思路、开辟创新性技术途径，这与当前信息学科的研究重点和热点相契合，具有重要的理论意义和工程应用价值。
[0003]基于线性正则域Wigner分布的非平稳信号检测方法的优化方面具有创新之处。本项目拟通过分析各类线性正则变换自由参数引入方法建立的线性正则域Wigner分布之间的包含关系，明确线性正则域Wigner分布理论的主要研究对象，构建相关理论，并在此基础上针对含噪非平稳信号构建输出信噪比改善的数学理论基础，揭示非平稳信号检测性能提升的内在机制。本项目采用瞬时互相关函数型Wigner分((Instantaneous Cross
‑
correlation Function type of WD，ICFW))技术，属于由广泛而重要的实际需求驱动的前沿应用基础理论研究范畴，旨在高效检测雷达线性调频信号。
[0004]本专利技术提出了一种通过ICFWD技术，突破传统Wigner分布自由参数不足的限制，构建线性正则域Wigner分布理论，并基于该技术的雷达线性调频信号高效检测方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于ICFWD技术的雷达线性调频信号高效检测方法，解决了上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于ICFWD技术的雷达线性调频信号高效检测方法，包括所述通过线性正则变换与Wigner分布得到瞬时互相关函数型Wigner分布(ICFWD)，所述通过瞬时互相关函数型Wigner分布(ICFWD)得到单分量模型与双分量模型，所述由分量模型与双分量模型得到不等式模型，通过数字电路实验进行验证，雷达高效检测线性调频信号。
[0007]可选的，所述不等式模型首先定义ICFWD的信号方差信噪比，并提出ICFWD与Wigner分布的方差信噪比不等式模型，然后结合之前ICFWD与Wigner分布的期望信噪比不等式模型，得到不等式模型方程组：
[0008]方差输出信噪比
[0009]对于普通的含噪信号f(t)+n(t)，f(t)表示信号函数，n(t)表示零期望高斯白噪声。因此，含噪信号的期望[24]为
[0010][0011]由于信号能量是时频面(t,u)上能量最大处的值，噪声能量是该处期望值，之前工作中[22]已经得到ICFWD期望输出信噪比为
[0012][0013]以及ICFWD的期望信噪比不等式：
[0014]OSNR
ICFWD
＞OSNR
WD
.)34)
[0015]考虑到信噪比的标准定义是二阶矩阵的比值而非一阶矩阵的比值，表达输出信噪比与LCT自由参数之间函数关系的模型不够精确。因此，与(())中的一阶矩形式相比，基于最新方差分析结果[22]的二阶矩形式更能准确表征输出信噪比。
[0016]ICFWD对普通含噪信号f(t)+n(t)的方差形式如下[25]：
[0017][0018]这里是的共轭函数表达式。经过一系列计算得到(式)8)的结果为
[0019][0020]具体推导过程见附录，其中，
[0021]考虑含噪信号中噪声部分为零期望高斯白噪声，用和分别表示信号与噪声的输出部分，则ICFWD方差信噪比定义为
[0022][0023]根据ICFWD方差信噪比定义，同理，Wigner分布方差输出信噪比定义为
[0024][0025]ICFWD与Wigner分布的方差不等式模型为
[0026]VSNR
ICFWD
>VSNR
WD
.(39)
[0027]为区别满足期望不等式模型参数效果与满足方差不等式模型参数效果，结合式(7)与式(12)，得到不等式模型组为
[0028][0029]然后对不等式模型方程组求解，并用该方程组处理单分量LFM信号，明确LCT自由参数与不等式方程组检测性能之间的因果关系。
[0030]在求解满足方差信噪比不等式模型的LCT自由参数时，首先利用经典统计理论处理噪声ICFWD，假设白噪声的功率谱密度是D，借助现有公式E[n(t1)n
*
(t2)]＝Dδ(t1‑
t2)及得到噪声ICFWD的一阶矩形式期望模为
[0031][0032]其中，LCT自由参数需要满足的条件为
[0033][0034]用二阶矩形式表示方差输出信噪比，噪声ICFWD的二阶矩形式如下所示[24]：
[0035][0036]结合式(14)与式(16)，噪声ICFWD的二阶矩具体形式为
[0037][0038]考虑输出噪声在整个时频平面(t,u)上分布均匀，因此(())与((1))中分母的平均算子可分别用噪声ICFWD一阶矩形式期望模与二阶矩形式代替，求得ICFWD期望输出信噪比
[0039][0040]及ICFWD的方差输出信噪比
[0041][0042]式(18)与式(19)表明与的解均可转化为时频面(t,u)上的求解。因此，求解方差不等式模型与选取LCT自由参数依赖确定性信号f(t)，接下来根据信号有无显示表达式，分别讨论不等式模型组的求解问题，分析LCT自由参数的选取策略
[0043]显示信号求解
[0044]当信号为显示信号时，根据信号ICFWD模的表达式利用经典极值理论求解表达式的极大值，即最优解。最优解对应的点集即为最优LCT自由参数。将同时代入((1))与((19)，得到关于LCT自由参数的代数表达式；同理可以求得Wigner分布的期望输出信噪比OSNR
WD
与方差输出信噪比VSNR
WD
，并代入不等式模型组求解适应条件的LCT自由参数。
[0045]隐式信号求解
[0046]当信号为隐式信号时，利用峰值检测算法[27]求解给定LCT自由参数时信号ICFWD模的最优解并采用均匀设计法[28]，遍历具有代表性的LCT自由参数组合，得到满足不等式模型组的LCT自由参数。
[0047]可选的，所述根据上述分析可知直接求解方差不等式模型组存在很大困难，因此，本节中针对单分量LFM信号f(t)，求解信号ICFWD模的最优解，并代入方差不等式模型得到满足条件的LCT自由参数；
[0048]信号处理
[0049]单分量LFM信号表达式如下：
[0050][0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ICFWD技术的雷达线性调频信号高效检测方法，其特征在于：包括所述通过线性正则变换与Wigner分布得到瞬时互相关函数型Wigner分布(ICFWD)，所述通过瞬时互相关函数型Wigner分布(ICFWD)得到单分量模型与双分量模型，所述由分量模型与双分量模型得到不等式模型，通过数字电路实验进行验证，雷达高效检测线性调频信号。2.根据权利要求1所述的一种基于ICFWD技术的雷达线性调频信号高效检测方法，其特征在于：所述不等式模型首先定义ICFWD的信号方差信噪比，并提出ICFWD与Wigner分布的方差信噪比不等式模型，然后结合之前ICFWD与Wigner分布的期望信噪比不等式模型，得到不等式模型方程组：方差输出信噪比对于普通的含噪信号f(t)+n(t)，f(t)表示信号函数，n(t)表示零期望高斯白噪声。因此，含噪信号的期望[24]为由于信号能量是时频面(t,u)上能量最大处的值，噪声能量是该处期望值，之前工作中[22]已经得到ICFWD期望输出信噪比为以及ICFWD的期望信噪比不等式：OSNR
ICFWD
＞OSNR
WD
. (3)考虑到信噪比的标准定义是二阶矩阵的比值而非一阶矩阵的比值，表达输出信噪比与LCT自由参数之间函数关系的模型不够精确。因此，与式(5)中的一阶矩形式相比，基于最新方差分析结果[22]的二阶矩形式更能准确表征输出信噪比。ICFWD对普通含噪信号f(t)+n(t)的方差形式如下[25]：这里是的共轭函数表达式。经过一系列计算得到得(())的结果为具体推导过程见附录，其中，考虑含噪信号中噪声部分为零期望高斯白噪声，用和分别表示信号与噪声的输出部分，则ICFWD方差信噪比定义为
根据ICFWD方差信噪比定义，同理，Wigner分布方差输出信噪比定义为ICFWD与Wigner分布的方差不等式模型为VSNR
ICFWD
>VSNR
WD
. (8)为区别满足期望不等式模型参数效果与满足方差不等式模型参数效果，结合式(7)与式(12)，得到不等式模型组为然后对不等式模型方程组求解，并用该方程组处理单分量LFM信号，明确LCT自由参数与不等式方程组检测性能之间的因果关系。在求解满足方差信噪比不等式模型的LCT自由参数时，首先利用经典统计理论处理噪声ICFWD，假设白噪声的功率谱密度是D，借助现有公式E[n(t1)n
*
(t2)]＝Dδ(t1‑
t2)及得到噪声ICFWD的一阶矩形式期望模为其中，LCT自由参数需要满足的条件为用二阶矩形式表示方差输出信噪比，噪声ICFWD的二阶矩形式如下所示[24]：结合式(14)与式(16)，噪声ICFWD的二阶矩具体形式为考虑输出噪声在整个时频平面(t,u)上分布均匀，因此(())与((1))中分母的平均算子可分别用噪声ICFWD一阶矩形式期望模与二阶矩形式代替，求得ICFWD期望输出信噪比
及ICFWD的方差输出信噪比式(18)与式(19)表明与的解均可转化为时频面(t,u)上的求解。因此，求解方差不等式模型与选取LCT自由参数依...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋贤，张志超，韩普宇，强盛周，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：