一种基于STFT和FRFT综合运用的DLFM信号参数估计方法技术

基于STFT和FRFT综合运用的DLFM信号参数估计方法，具体为对分选后的DLFM单个脉冲雷达脉内信号数据进行脉宽估计，然后进行STFT，采用最小二乘法对瞬时频率曲线进行拟合，粗略估计中心频率和起始频率，根据这两个参数将信号区分为正负型DLFM或负正型DLFM；对正负型DLFM数据进行FRFT，估计得到调频斜率和最大瞬时频率，计算中心频率、起始频率和带宽B；对负正型DLFM数据尽行FRFT，估计得到调频斜率和最小瞬时频率，计算中心频率、起始频率和带宽B。本发明专利技术综合运用STFT和FRFT对信号进行特征提取、波形判别和参数估计，能够在0dB甚至低于0dB的条件下，准确进行DLFM信号波形判型及参数估计工作。作。作。

【技术实现步骤摘要】
一种基于STFT和FRFT综合运用的DLFM信号参数估计方法


[0001]本专利技术涉及信号处理
，具体为一种基于STFT和FRFT综合运用的DLFM信号参数估计方法。

技术介绍

[0002]雷达对抗侦察系统对雷达信号的分析主要分为三个方面：信号截获、调制识别和参数估计。随着雷达技术的发展，雷达脉内调制样式日趋复杂多样，给雷达信号的参数估计带来了严峻的挑战。
[0003]现阶段，雷达信号的参数估计方法主要有以下几类：基于时域的方法、基于频域的方法、基于时频分析的方法、基于小波变换的方法等。现代雷达的调频信号、调相信号均是典型的非平稳信号，不管是从时域还是从频域角度出发，对这些非平稳信号的分析均存在明显不足。时频分析方法可以同时提取雷达信号的时域和频域两维信息，得到随着时间改变的频域信息，提取出较为完整的信号信息，因此可以对非平稳信号进行有效分析和处理。
[0004]已经广泛应用的时频分析有短时傅里叶变换(Short
‑
time FourierTransform,STFT)、分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)、 Wigner
‑
Ville分布(WV Distribution,WVD)、Wigner
‑
Hough变换 (WHTransform,WHT)、Radon
‑
Wigner变换(RW Transform,RWT)、小波变换(Wavelet Transform,WT)等。时频分析方法在雷达信号参数估计方面存在的突出问题是，单一时频分析方法适用的雷达信号类型有限，在非合作条件下很难根据侦获信息实时选择相应的时频分析方法。
[0005]双线性调频(Double Linear FM,DLFM)是雷达中的一种重要调制样式，它是一种大时宽带宽积的脉冲压缩信号样式，对于雷达获得高分辨率、强抗干扰能力具有重要意义。针对非合作条件下的DLFM信号参数估计问题，本专利技术提出一种基于STFT和FRFT综合运用的DLFM信号参数估计方法，通过对STFT、FRFT、时频曲线拟合、特征提取及判别等综合处理，有效实现了DLFM 信号在低信噪比条件下的参数估计。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提出一种基于STFT和FRFT综合运用的DLFM信号参数估计方法，能够在低至0dB的情况下对DLFM信号的不同波形样式进行判别，并估计信号的起始频率、中心频率、调频斜率和带宽参数。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种基于STFT和FRFT综合运用的DLFM信号参数估计方法，包括：
[0009]S1.对分选后的DLFM单个脉冲雷达脉内信号数据进行脉宽估计；
[0010]S2.然后进行STFT，采用最小二乘法对瞬时频率曲线进行拟合，进而粗略估计中心频率f
stftc
和起始频率f
stfts
；
[0011]S3.根据中心频率f
stftc
和起始频率f
stfts
的关系判断DLFM信号的类型，将信号区分为正负型DLFM或负正型DLFM；
[0012]正负型DLFM是指，一个脉冲中的信号调频斜率在前一半脉宽时间内为正值，瞬时频率增大，后一半脉宽时间内调频斜率为负值，瞬时频率减小；
[0013]负正型DLFM的调频斜率和瞬时频率变化规律与正负型DLFM相反。
[0014]S4.针对正负型DLFM雷达脉冲脉内信号数据进行FRFT，估计得到调频斜率 K
frft
和最大瞬时频率f
frfte
，计算中心频率f
frftc
、起始频率f
frfts
和带宽B；
[0015]S5.针对负正型DLFM雷达脉冲脉内信号数据尽行FRFT，估计得到调频斜率 K
frft
和最小瞬时频率f
frftm
，计算中心频率f
frftc
、起始频率f
frfts
和带宽B。
[0016]所述步骤S1中对分选后的DLFM单个脉冲雷达脉内信号数据进行脉宽估计的步骤是：
[0017]对截获到的信号进行分选，得到包含脉内调制信息的信号脉冲序列，对于任意一个脉冲，表示为x(k),k＝1,2,
…
,K，K为采样点数，采样频率为f
s
，对x(k)进行幅度归一化处理，处理后的信号序列表示为处理后的信号序列表示为处理后的信号序列表示为
[0018]针对进行脉冲宽度估计，脉宽采用基于盲源分离的雷达脉冲重复间隔估计方法，估计所得脉宽表示为pw。
[0019]所述将步骤S1中处理后的数据进行STFT，采用最小二乘法对瞬时频率曲线进行拟合，进而粗略估计中心频率f
stftc
和起始频率f
stfts
的具体做法是：
[0020]针对进行STFT，采用最小二乘法对瞬时频率曲线进行拟合，拟合阶数至少为2，拟合所得频率曲线的起始频率粗估计值表示为f
stfts
，该值为拟合所得频率曲线纵轴的第一个取值，中心频率粗估计值表示为f
stftc
，该值为拟合所得频率曲线纵轴的中间点取值。
[0021]所述DLFM信号类型的判断步骤是：若f
stfts
<f
stftc
，则DLFM信号为正负型DLFM，若f
stfts
>f
stftc
，则DLFM信号为负正型。
[0022]所述正负型DLFM雷达脉冲脉内信号数据进行FRFT的步骤如下：
[0023]将信号x(t)进行FRFT，得到X
p
(u)，其表达式如下所示：
[0024][0025]式中，K
p
(u,t)＝A
α
exp[jπ(u2cotα
‑
2utcscα+t2cotα)]是 FRFTX
p
(u)的核函数，其中α＝pπ/2，p和α分别表示 FRFT的阶数以及旋转角度；
[0026]对线性调频信号的时域和频域进行量纲归一化操作，把线性调频信号的时域和频域都转换为无量纲的域；
[0027]量纲归一化操作后，线性调频的中心频率的表示从f0变为f
′0，与此同时，线性调频信号的调频斜率从μ变为μ
′
，变化前后的关系式如下：
[0028][0029]当α＝
‑
arccot(μ)时，X
p
(u)＝AA
α
exp(jπu2cotα)，X
p
(u)在分数阶傅里叶域是一个冲击函数，当f0＝ucscα时，X
p
(u)获得最大冲击，根据这个特征可实现对参数p、u和A进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于STFT和FRFT综合运用的DLFM信号参数估计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.对分选后的DLFM单个脉冲雷达脉内信号数据进行脉宽估计；S2.将步骤S1中处理后的数据然后进行STFT，采用最小二乘法对瞬时频率曲线进行拟合，进而粗略估计中心频率f
stftc
和起始频率f
stfts
；S3.根据步骤S2中的f
stfts
和f
stftc
判断DLFM信号的类型，将信号区分为正负型DLFM或负正型DLFM；S4.针对正负型DLFM雷达脉冲脉内信号数据进行FRFT，估计得到调频斜率K
frft
和最大瞬时频率f
frfte
，计算中心频率f
frftc
、起始频率f
frfts
和带宽B；S5.针对负正型DLFM雷达脉冲脉内信号数据尽行FRFT，估计得到调频斜率K
frft
和最小瞬时频率f
frftm
，计算中心频率f
frftc
、起始频率f
frfts
和带宽B。2.根据权利要求1所述的一种基于STFT和FRFT综合运用的DLFM信号参数估计方法，其特征在于，所述步骤S1中对分选后的DLFM单个脉冲雷达脉内信号数据进行脉宽估计的步骤是：对截获到的信号进行分选，得到包含脉内调制信息的信号脉冲序列，对于任意一个脉冲，表示为x(k)，k＝1，2，
…
，K，K为采样点数，采样频率为f
s
，对x(k)进行幅度归一化处理，处理后的信号序列表示为处理后的信号序列表示为针对进行脉冲宽度估计，脉宽采用基于盲源分离的雷达脉冲重复间隔估计方法，估计所得脉宽表示为pw。3.根据权利要求1所述的一种基于STFT和FRFT综合运用的DLFM信号参数估计方法，其特征在于，所述将步骤S1中处理后的数据进行STFT，采用最小二乘法对瞬时频率曲线进行拟合，进而粗略估计中心频率f
stftc
和起始频率f
stfts
的具体做法是：针对进行STFT，采用最小二乘法对瞬时频率曲线进行拟合，拟合阶数至少为2，拟合所得频率曲线的起始频率粗估计值表示为f
stfts
，该值为拟合所得频率曲线纵轴的第一个取值，中心频率粗估计值表示为f
stftc
，该值为拟合所得频率曲线纵轴的中间点取值。4.根据权利要求1所述的一种基于STFT和FRFT综合运用的DLFM信号参数估计方法，其特征在于，所述DLFM信号类型的判断步骤是：若f
stfts
＜f
stftc
，则DLFM信号为正负型DLFM，若f
stfts
＞f
stftc
，则DLFM信号为负正型。5.根据权利要求1所述的一种基于STFT和FRFT综合运用的DLFM信号参数估计方法，其特征在于，所述正负型DLFM雷达脉冲脉内信号数据进行FRFT的步骤如下：将信号x(t)进行FRFT，得到X
p
(u)，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王川川，张宽桥，朱宁，贾锐，王华兵，姜林，刘志浩，梁雪娇，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三八九二部队，
类型：发明
国别省市：