基于不完全谱重构的多分量线性调频信号参数估计方法

本发明属于雷达通信，具体涉及一种基于不完全谱重构的多分量线性调频信号参数估计方法。

背景技术：

1、线性调频信号(linear frequency modulated signal,lfm)作为一种具有大时宽带宽积的低截获率信号，在军事雷达领域的应用十分广泛；随着研究深入目前其应用已经渗入到气象卫星、地震勘测、导航系统等多个民用领域；相较于单分量lfm信号而言，多分量lfm信号存在的交叉项干扰，严重影响了对信号真实时频的辨识；因此，抑制交叉项，是在时频分析应用领域中一个待解决的重要问题；对于非平稳信号，最直接的就是采用时频分析方法，传统的时频分析方法包括线性变换和二次型变换，典型的二次型时频变换是cohen类(born-jordan分布、choi-williams分布、平滑伪wigner-ville等)以及模糊函数，这些时频分布采用不同的核函数对交叉项进行了抑制；然而，对于具有不同时变频率特性的信号，核函数的选取必须具有自适应性。

2、专利“基于分数阶傅里叶域滤波的多分量线性调频信号参数估计方法”(申请号201911085593.5，申请公布号cn 110764062 a)提供了一种通过建立线性调频信号参数模板库，基于分数阶傅里叶变换将实时观测帧进行参数模板库匹配的参数估计方法；该方法能够获得准确的多分量线性调频信号参数，但实施过程较为复杂，工程实用性受限。

3、专利“自适应多分量线性调频信号参数估计方法”(申请号202110209363.6，申请公布号cn 112559973 a)提供了一种基于短时分数阶傅里叶变换(stfrft)的自适应多分量线性调频信号参数估计方法；该方法可自适应判决参数估计终止与否并确定信号中lfm分量信号的数量，但存在运算量太大、步骤太繁琐、耗时长的不足。

4、综上所述，现有技术对多分量线性调频信号参数估计存在的交叉项干扰、运算复杂等不足，实用性受限。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出一种基于不完全谱重构的多分量线性调频信号参数估计方法，包括以下步骤：

2、s1、对输入的多分量线性调频信号进行离散化；

3、s2、通过短时傅里叶变换，得到全分量时频频谱并将其初始化为观测频谱，进入循环；

4、s3、提取观测频谱中的振幅峰值点及对应的频率坐标；

5、s4、采用高斯函数对提取的观测频谱中的振幅峰值点及对应的频率坐标进行校正更新；

6、s5、基于最小二乘法拟合出单分量信号估计结果，并设定的阈值进行单分量信号的参数检验，若参数符合线性调频信号的分量特征则保存分量估计参数，并进入信号重构步骤；

7、s6、根据分量估计参数进行不完全重构信号，并进行短时傅里叶变换得到重构频谱；

8、s7、将观测频谱与重构频谱做差，得到残差频谱，通过频谱重调将残差频谱更新为观测频谱，重复步骤s3-s7，当参数稳健性指标小于设定阈值标准，则结束循环，最终得到多分量的参数估计结果。

9、本发明的有益效果：

10、本发明在采用短时傅里叶变换这一线性时频分析方法，基于多分量线性调频信号在线性变换条件下满足线性叠加原理的特点，克服了交叉项的干扰，且运算简单；同时基于时域对多分量信号进行不完全重构，所需先验信息较少，进一步降低了算法的复杂性；

11、本发明基于时频域对多分量信号进行频谱分离，采用逐次分析的思路，在噪声环境下，有效抑制了由强分量信号带来的对弱分量检测的干扰，实现了对多分量线性调频信号的快速、准确估计的目的。

技术特征：

1.一种基于不完全谱重构的多分量线性调频信号参数估计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于不完全谱重构的多分量线性调频信号参数估计方法，其特征在于，所述多分量线性调频信号，包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于不完全谱重构的多分量线性调频信号参数估计方法，其特征在于，对多分量线性调频信号进行离散化，包括：

4.根据权利要求1所述的一种基于不完全谱重构的多分量线性调频信号参数估计方法，其特征在于，通过短时傅里叶变换，得到全分量时频频谱并将其初始化为观测频谱，进入循环，包括：

5.根据权利要求1所述的一种基于不完全谱重构的多分量线性调频信号参数估计方法，其特征在于，提取观测频谱中的振幅峰值点及对应的频率坐标，包括：

6.根据权利要求1所述的一种基于不完全谱重构的多分量线性调频信号参数估计方法，其特征在于，采用高斯函数对提取的观测频谱中的振幅峰值点及对应的频率坐标进行校正更新，包括：

7.根据权利要求1所述的一种基于不完全谱重构的多分量线性调频信号参数估计方法，其特征在于，基于最小二乘法拟合出单分量信号估计结果，并设定阈值进行单分量信号的参数检验，若参数符合线性调频信号的分量特征则保存分量估计参数，包括：

8.根据权利要求1所述的一种基于不完全谱重构的多分量线性调频信号参数估计方法，其特征在于，根据分量估计参数进行不完全重构信号，并进行短时傅里叶变换得到重构频谱，包括：

9.根据权利要求8所述的一种基于不完全谱重构的多分量线性调频信号参数估计方法，其特征在于，忽略相位信息，在时域中非完全重构出分量信号，包括：

10.根据权利要求1所述的一种基于不完全谱重构的多分量线性调频信号参数估计方法，其特征在于，将观测频谱与重构频谱做差，得到残差频谱，通过频谱重调将残差频谱更新为观测频谱，包括：

技术总结
本发明属于雷达通信技术领域，具体涉及一种基于不完全谱重构的多分量线性调频信号参数估计方法，包括：对离散化多分量线性调频信号短时傅里叶变换，并初始化为观测频谱；提取观测频谱中的振幅峰值点及对应的频率坐标并进行校正更新；单分量信号估计并进行参数检验；进行不完全重构信号并进行短时傅里叶变换；将频谱做差得到残差频谱，并更新为观测频谱，重复循环参数估计，当参数稳健性指标小于设定阈值标准，则结束循环，最终得到多分量的参数估计结果。本发明基于时频域对多分量信号进行频谱分离，采用逐次分析的思路，在噪声环境下，有效抑制了由强分量信号带来的对弱分量检测的干扰，实现了对多分量线性调频信号的快速、准确估计的目的。

技术研发人员：罗久飞,禄盛,赵利明,欧阳奇,李海青,杨平安,康熙,杨宝军,郑登华,李帅永
受保护的技术使用者：重庆邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15