一种正弦调频信号参数估计方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术公开了一种正弦调频信号参数估计方法、系统及介质，方法包括以下步骤：获取正弦调频信号，对正弦调频信号进行差分计算后求取瞬时频率，根据预设的最大周期数对瞬时频率进行下采样，然后求取下采样后的瞬时频率的频谱；根据频谱中的最大值计算正弦调频信号中正弦信号的频率估计值f

【技术实现步骤摘要】
一种正弦调频信号参数估计方法、系统及介质


[0001]本专利技术涉及信号处理领域，尤其涉及一种正弦调频信号参数估计方法、系统及介质。

技术介绍

[0002]正弦调频信号，最为一种典型的非线性调频信号，其具有截获率低、距离分辨率高等特点，使得其在雷达、通信、声呐等领域得到了广泛的应用。
[0003]正弦调频信号的检测及参数估计已成为当前雷达及通信信号处理的热点研究问题。目前的主要方法为利用重分配平滑伪Wigne
‑
Ville分布(RSPWVD)方法，或者利用Hough变换来进行正弦调频信号参数估计，但是其具有计算复杂度较高且交叉项不能准确估计信号参数的问题。后有学者通过对正弦调频信号进行高阶多项式建模拟合来估计信号参数，但其受限于调制指数系数。
[0004]专利CN110737868A公开了一种正弦调频信号参数估计方法，该方法是基于基带信号进行正弦信号参数估计，即对时间信号进行估计时需先准确的估计出信号的载频信号。且其假设调制指数μ的取值范围为时，采用的算法与调制指数大于是采用的方法不同，最后通过选取精度更高的方法作为最终估计结果，因此该方法算法复杂度高，计算冗余度大。极大的限制了其使用范围。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种正弦调频信号参数估计方法、系统及介质，其算法逻辑简单，能较好的估计出正弦调频信号的各项参数。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0007]一种正弦调频信号参数估计方法，包括以下步骤：
[0008]获取正弦调频信号，对所述正弦调频信号进行差分计算后求取瞬时频率，根据预设的最大周期数对所述瞬时频率进行下采样，然后求下采样后的瞬时频率的频谱；
[0009]根据所述频谱中的最大值所在位置，计算所述正弦调频信号中正弦信号的频率估计值f
me
，进而根据所述频率估计值f
me
以及信号脉宽估计所述正弦调频信号中正弦信号的周期；根据所述正弦调频信号中正弦信号的周期、瞬时频率和所述频率估计值f
me
计算瞬时相位加权累计值y；根据所述瞬时相位加权累计值y计算调制指数估计值m
f
以及正弦调频信号带宽估计值Bw；根据所述调制指数估计值m
f
以及频率估计值f
me
计算所述正弦调频信号的载频估计值f0。
[0010]进一步的，根据预设的最大周期数对所述瞬时频率下采样，然后求下采样后的瞬时频率的频谱的步骤具体包括：将系统采样率Fs与所述正弦调频信号的脉冲宽度Pw相乘，然后除以预设的最大周期数，对计算结果向下取整得到采样倍数K，根据所述采样倍数K对
所述瞬时频率下采样，对下采样后的瞬时频率进行预设的N点傅里叶变换得到对应频谱。
[0011]进一步的，根据所述频谱中的最大值所在位置，计算所述正弦调频信号中正弦信号的频率估计值f
me
的步骤具体包括：
[0012]寻找所述频谱中幅度最大值所在的位置idx
max
，根据所述位置idx
max
相对于频谱中心的偏移、信号原始采样率Fs
′
与抽取倍数K
′
计算得到所述正弦调频信号中正弦信号的频率初始估计值；
[0013]对所述频率初始估计值和所述正弦调频信号的脉冲宽度Pw的乘积四舍五入，得到所述正弦调频信号中正弦信号的周期初估计个数M
e
；
[0014]用所述周期初估计个数M
e
除以所述正弦调频信号的脉冲宽度Pw，得到所述正弦调频信号中正弦信号的频率估计值f
me
。
[0015]进一步的，所述正弦调频信号中正弦信号的频率初始估计值函数表达式如下：
[0016][0017]上式中，idx
max
为频谱中幅度最大值所在的位置，N为傅里叶变换的点数，Fs
′
为信号原始采样率，K
′
为预设的抽取倍数。
[0018]进一步的，根据所述正弦调频信号中正弦信号的周期、瞬时频率和所述正弦调频信号中正弦信号的频率估计值f
me
计算瞬时相位加权累计值y包括以下步骤：
[0019]用所述正弦调频信号的脉冲宽度Pw除以所述正弦调频信号的周期，对计算结果向下取整得到单个脉冲中包含正弦信号的周期个数N；
[0020]从所述N个周期中选取目标周期，根据所述瞬时频率和所述正弦调频信号中正弦信号的频率估计值f
me
分别计算所述目标周期中每个周期内的瞬时相位加权累计值，若所述目标周期中仅有一个正弦信号的周期，所述调制指数估计值m
f
采用单周期内的瞬时相位加权累计值y进行估计，若所述目标周期中包括至少两个正弦信号的周期，调制指数估计值m
f
采用多个周期瞬时相位加权累计值的平均值Y进行估计。
[0021]进一步的，所述调制指数估计值m
f
的函数表达式为：
[0022]目标周期中仅有一个正弦信号的周期时：
[0023]m
f
＝2|y|
[0024]目标周期中包括至少两个正弦信号的周期时：
[0025]m
f
＝2|Y|
[0026]上式中，y为单周期内的瞬时相位加权累计值，Y为瞬时相位加权累计值的平均值。
[0027]进一步的，所述正弦调频信号带宽估计值Bw的函数表达式为：
[0028]目标周期中仅有一个正弦信号的周期时：
[0029][0030]目标周期中包括至少两个正弦信号的周期时：
[0031][0032]上式中，y为单周期内的瞬时相位加权累计值，Y为瞬时相位加权累计值的平均值，T为所述正弦调频信号中正弦信号的周期。
[0033]进一步的，根据所述调制指数估计值m
f
以及频率估计值f
me
计算所述正弦调频信号的载频估计值f0的具体步骤包括：从所述N个周期中选取目标周期，对所述目标周期中每个周期的瞬时频率积分，并将所述积分结果分别除以所述正弦调频信号的周期，得到所述目标周期中每个周期的载频估计值，若所述目标周期中仅有一个周期，所述载频估计值为载频估计值f0的值，若所述目标周期中包括至少两个连续的周期，所有载频估计值的平均值为载频估计值f0的值。
[0034]本专利技术还提出一种正弦调频信号参数估计系统，包括：
[0035]信号处理单元，用于获取正弦调频信号，对所述正弦调频信号进行差分计算后求取瞬时频率，根据预设的最大周期数对所述瞬时频率下采样，然后求取下采样后的瞬时频率的频谱；
[0036]参数估计单元，用于根据所述频谱中的最大值所在的位置，计算所述正弦调频信号中正弦信号的频率估计值f
me
，进而根据所述频率估计值f
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正弦调频信号参数估计方法，其特征在于，包括以下步骤：获取正弦调频信号，对所述正弦调频信号进行差分计算后求取瞬时频率，根据预设的最大周期数对所述瞬时频率进行下采样，然后求下采样后的瞬时频率的频谱；根据所述频谱中的最大值所在位置，计算所述正弦调频信号中正弦信号的频率估计值f
me
，进而根据所述频率估计值f
me
估计所述正弦调频信号中正弦信号的周期；根据所述正弦调频信号中正弦信号的周期、瞬时频率和所述频率估计值f
me
计算瞬时相位加权累计值y；根据所述瞬时相位加权累计值y计算调制指数估计值m
f
以及正弦调频信号带宽估计值Bw；根据所述调制指数估计值m
f
以及频率估计值f
me
计算所述正弦调频信号的载频估计值f0。2.根据权利要求1所述的正弦调频信号参数估计方法，其特征在于，根据预设的最大周期数对所述瞬时频率下采样，然后求下采样后的瞬时频率的频谱的步骤具体包括：将系统采样率Fs与所述正弦调频信号的脉冲宽度Pw相乘，然后除以预设的最大周期数，对计算结果向下取整得到采样倍数K，根据所述采样倍数K对所述瞬时频率下采样，对下采样后的瞬时频率进行预设的N点傅里叶变换得到对应频谱。3.根据权利要求2所述的正弦调频信号参数估计方法，其特征在于，根据所述频谱中的最大值所在位置，计算所述正弦调频信号中正弦信号的频率估计值f
me
的步骤具体包括：寻找所述频谱中幅度最大值所在的位置idx
max
，根据所述位置idx
max
相对于频谱中心的偏移、信号原始采样率Fs
′
与抽取倍数K
′
计算得到所述正弦调频信号中正弦信号的频率初始估计值；对所述频率初始估计值和所述正弦调频信号的脉冲宽度Pw的乘积四舍五入，得到所述正弦调频信号中正弦信号的周期初估计个数M
e
；用所述周期初估计个数M
e
除以所述正弦调频信号的脉冲宽度Pw，得到所述正弦调频信号中正弦信号的频率估计值f
me
。4.根据权利要求3所述的正弦调频信号参数估计方法，其特征在于，所述正弦调频信号中正弦信号的频率初始估计值函数表达式如下：上式中，idx
max
为频谱中幅度最大值所在的位置，N为傅里叶变换的点数，Fs
′
为信号原始采样率，K
′
为预设的抽取倍数。5.根据权利要求1所述的正弦调频信号参数估计方法，其特征在于，根据所述正弦调频信号中正弦信号的周期、瞬时频率和所述正弦调频信号中正弦信号的频率估计值f
me
计算瞬时相位加权累计值y包括以下步骤：用所述正弦调频信号的脉冲宽度Pw除以所述正弦调频信号的周期，对计算结果向下取整得到单个脉冲中包含正弦信号的周期个数N；从所述N个周期中选取目标周期...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌琪琪，张吉楠，王萌，
申请(专利权)人：湖南艾科诺维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：