三角調頻脈衝信號的時域調製域參數聯合測量方法
2023-07-09 22:49:21 3
三角調頻脈衝信號的時域調製域參數聯合測量方法
【專利摘要】本發明公開了一種三角調頻脈衝信號的時域調製域參數聯合測量方法，主要解決現有技術測量三角調頻脈衝信號參數精度低、運算量大的問題。其實現步驟是：1.通過信號分析儀獲取三角調頻脈衝信號的實部虛部離散數值；2.根據該離散數值計算三角調頻脈衝信號的信號包絡；3.由信號包絡估計三角調頻脈衝信號的近似幅度；4.利用近似幅度設定判決門限，並檢測脈衝個數；5.計算各個脈衝的脈衝寬度；6.由脈衝個數、脈衝寬度計算各項時域參數；7.在時域參數基礎上計算三角調頻脈衝信號的瞬時頻率；8.由瞬時頻率計算出三角調頻脈衝信號的各項調製域參數。仿真結果表明，高信噪比下，本發明方法比現有其他方法運算量小，精度更高。
【專利說明】三角調頻脈衝信號的時域調製域參數聯合測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及雷達【技術領域】，特別涉及一種三角調頻脈衝信號的時域調製域參數聯 合測量方法，可用於現代雷達電子戰中測量三角調頻類雷達信號的關鍵信息。
【背景技術】
[0002] 三角調頻脈衝信號是現代雷達電子戰中常採用的一種發射信號，具有對都卜勒頻 移不敏感性，解決信號能量和距離解析度矛盾的優點。測量三角調頻脈衝信號參數是雷達 信號處理工程領域的重點之一。傳統的測量方法僅針對時域或者調製域，未把時域和調製 域結合在一起進行參數測量。而且測量三角調頻信號調製域參數需要進行時頻分析，常用 的時頻分析方法，如短時傅立葉變換STFT和Wigner-Vile分布，它們在對三角調頻信號時 頻分析時存在著諸多缺陷。STFT存在著窗長和窗函數選擇困難的問題，由於使用了傅立葉 變換，運算量較大，而且受測不準準則的限制，不能解決時間解析度和頻率解析度的矛盾。 Wigner-Vile分布雖然不使用窗函數，不存在STFT的問題，但是對多分量信號如三角調頻 信號）進行時頻分布時存在著"交叉項"幹擾，時頻分布將變得模糊，對頻率估計不準，而且 它採用了積分運算，運算量較大。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在於上述已有技術的不足，提出一種三角調頻脈衝信號的時域調製 域參數聯合測量方法，來獲得準確的線性度等調製域參數，以減小運算量和誤差，提高測量 精度。
[0004] 實現本發明目的的技術思路是在聯合時域、調製域測量，時域分析時採用統計脈 衝信號包絡數值的方法估計判決門限，實現脈衝個數、脈衝寬度等時域參數的測量，在調製 域分析時採用相位差分法來得到信號的瞬時頻率曲線，獲得準確的線性度等調製域參數。 其技術步驟包括如下：
[0005] (1)測量三角調頻脈衝信號的離散數值；
[0006] la)通過雷達接收天線獲取三角調頻脈衝信號形式的雷達回波；
[0007] lb)用信號分析儀讀取得到待測量的三角調頻脈衝信號實部I(t)和虛部Q(t)的 數值大小；
[0008] lc)設定採樣率fs，抽樣選取1秒時間長度的待測量的三角調頻脈衝信號實部 I(t)和虛部Q(t)，得到此三角調頻脈衝信號實部I(t)和虛部Q(t)的離散取值I(n)、Q(n);
[0009] (2)通過離散取值得到三角調頻脈衝信號的時域參數：
[0010] (2a)根據三角調頻脈衝信號的實、虛部離散取值I(n)和Q(n)，計算三角調頻脈衝 信號包絡：
【權利要求】
1. 一種三角調頻脈衝信號的時域調製域參數聯合測量方法，包括： (1) 測量三角調頻脈衝信號的離散數值； la) 通過雷達接收天線獲取三角調頻脈衝信號形式的雷達回波； lb) 用信號分析儀讀取得到待測量的三角調頻脈衝信號實部I (t)和虛部Q (t)的數值 大小； lc) 設定採樣率fs，抽樣選取1秒時間長度的待測量的三角調頻脈衝信號實部I (t)和 虛部Q (t)，得到此三角調頻脈衝信號實部I (t)和虛部Q (t)的離散取值I (n)、Q (n); (2) 通過離散取值得到三角調頻脈衝信號的時域參數： (2a)根據三角調頻脈衝信號的實、虛部離散取值I(n)和Q(n)，計算三角調頻脈衝信號
(2b)根據三角調頻脈衝信號包絡y(n)估計出三角調頻脈衝信號的近似頂值A'_和近 似底值A' ba，得到近似幅度測量值為：A' = A' _-A' ba ; (2c)用10% A'近似幅度測量值作為上升沿和下降沿的檢測門限，檢測得到三角調頻 脈衝信號的脈衝個數n，用每個脈衝的近似上升沿、近似下降沿的檢測門限所在點數除以採 樣率，得到相對應的每個脈衝的近似上升沿判決時刻t' #、近似下降沿的判決時刻t' #，計 算脈衝信號各個脈衝的寬度為：T = t' g-t' # ; (2d)在每個脈衝的脈衝寬度內，運用密度分布平均法，計算每個脈衝精確的頂值Atop和底值Aba，並求得每個脈衝精確幅度值A為：A = Attjp-Aba ; (2e)根據每個脈衝的最大值Vmax和最小值Vmin，計算每個脈衝的過衝Sotot，下衝S unte, 脈衝幅度上參考線M±和脈衝幅度下參考線Mt : Sover= Vmax-Atop, Sunder = Aba-Vmin, M上=Aba+90% XA，M下=Aba+10% XA ; (2f)通過脈衝幅度上參考線^和脈衝幅度下參考線Mt，在脈衝寬度T內查找這兩條 參考值對應的時刻值，計算出脈衝的上升時間&、下降時間tf，脈衝周期T，關閉時間1。"及 佔空比dt : tr - 1^上_1^ 下，上，T - t 下，- T_ T，dt - T /T， 其中：是上升沿中脈衝幅度上參考線對應的時刻，是上升沿中脈衝幅度下 參考線^所對應的時刻，tf±是下降沿中脈衝幅度上參考線^所對應的時刻，tfT是下降沿 中脈衝幅度下參考線MtK對應的時刻，t\T是相鄰下一次上升沿中脈衝幅度上參考線M±所對應的時刻； (3) 通過離散取值得到三角調頻脈衝信號的調製域參數： (3a)根據三角調頻脈衝信號的實、虛部離散取值I(n)和Q(n)，計算三角調頻脈衝信號 每個點的瞬時相位：
(3b)根據瞬時相位<?)採用相位差分法對三角調頻脈衝信號進行時頻分析，提取三角 調頻脈衝信號的瞬時頻率：
，其中fs為信號的採樣率； (3c)根據已得三角調頻脈衝信號的每個脈衝的近似上升沿判決時刻t' #、近似下降沿 的判決時刻t' Pf，得到三角調頻脈衝信號的每個脈衝的帶寬：
2. 根據權利要求1所述的方法，其中所述步驟（2b)中根據信號包絡y(n)估計出脈衝 的近似頂值A' _和近似底值A' ba，按如下步驟進行： 2bl)統計得到信號包絡y(n)的值域{y(i) I i = 1，2-N}， 2b2)查找得出值域{y (i) I i = 1，N}中最大值ymax和最小值ymin ; 2b3)將值域{y⑴|i = 1，2…N}從小到大分為100個區間，第k個區間E (k)取值範
2b4)統計值域{y⑴|i = 1，2…N}落在每個區間E(k)內的個數，分別記為計數值 C(k), k = 1, 2- 100 ； 2b5)在計數值C(1)，C⑵，C⑶…C(50)之間比較大小，記錄前50個計數值C(k)取最 大值時k的取值Ic1 ; 2b6)在計數值C(51)，C(52)，C(53)…C(100)之間比較大小，記錄後50個計數值C(k) 取最大值時k的取值k2 ; 2b7)計算區間EGO的平均值，即為脈衝的近似頂值A'_，計算區間E(k2)的平均值， 即為脈衝的近似底值A'ba。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中所述步驟（2c)中以10% A'作為上升沿、下降沿 檢測門限，測量三角調頻脈衝信號的脈衝個數，按如下步驟進行： 2cl)將三角調頻脈衝信號的脈衝個數記為n，並初始化n為0,從三角調頻脈衝信號的 起始位置開始查找第一個近似上升沿，將查找結果記為標誌位flag，若查找成功，則將標誌 位flag置1,否則，將標誌位flag置0 ; 2c2)查找到近似上升沿後，繼續往後查找近似下降沿，若查找成功，則將標誌位flag 置1，否則，將標誌位flag置0 ; 2c3)查找到近似下降沿後，繼續往後查找近似上升沿，若查找成功，則將標誌位flag 置1，並令三角調頻脈衝信號的脈衝個數n加1，否則，將標誌位flag置0 ; 2c4)檢測標誌位flag的當前值，若標誌位flag = 1，則返回步驟（5b)，若標誌位flag =〇,則結束查找。
【文檔編號】G01S7/41GK104330782SQ201410613470
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月4日 優先權日:2014年11月4日
【發明者】張林讓, 趙健, 劉藝, 苗雪平, 雷宇 申請人:西安電子科技大學