非線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的時(shí)頻分析及其應(yīng)用.pdf

1、在現(xiàn)代信號(hào)處理中，非線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)是其中一類(lèi)有代表性的非平穩(wěn)信號(hào)，該信號(hào)廣泛存在于雷達(dá)、聲納、語(yǔ)音、地球物理和生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理中。對(duì)于這類(lèi)頻率隨時(shí)間變化的信號(hào)，傳統(tǒng)的時(shí)間域和頻率域的分析方法都不能夠全面的反映信號(hào)的特征，而時(shí)頻分析是分析和處理非平穩(wěn)信號(hào)的有力工具。它將信號(hào)表示為時(shí)間和頻率的聯(lián)合函數(shù)，揭示了時(shí)間域與頻率域的聯(lián)合時(shí)頻分布信息，清楚地為我們描述了信號(hào)頻率隨時(shí)間變化的分布關(guān)系。在時(shí)頻域，該分布能夠使得在時(shí)間域內(nèi)難以得到的信號(hào)特征在

2、時(shí)頻域內(nèi)能十分清晰地顯示出來(lái)。利用時(shí)頻分布，可以對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行分析、處理，提取信號(hào)在特定時(shí)間特定頻率所具有的特征信息。 所以時(shí)頻分析已成為現(xiàn)代信號(hào)處理研究的一個(gè)熱點(diǎn)課題，很多時(shí)頻分析方法得以提出，如頻譜圖，WVD分布等等。但這些時(shí)頻分析方法，有著種種自身難以克服的缺陷，如交叉項(xiàng)、噪聲波動(dòng)等，且難以同時(shí)提高時(shí)間分辨率和頻率分辨率。這些問(wèn)題的存在往往使得分析結(jié)果難以解釋?zhuān)蚕拗屏藭r(shí)頻分析方法的進(jìn)一步應(yīng)用。本文圍繞時(shí)頻分析的有關(guān)理論和

3、應(yīng)用進(jìn)行了研究，主要研究工作及研究成果如下： 1.本文提出了一種基于加權(quán)正交Hermite窗函數(shù)的多窗口時(shí)頻重排算法。該算法使用最優(yōu)的加權(quán)系數(shù)和窗口函數(shù)作為估計(jì)信號(hào)的多窗口時(shí)頻重排參數(shù)，不僅提高了時(shí)頻聚集性，保持了重排的高時(shí)頻聚集性而且抑制了交叉項(xiàng)和重排振蕩，同時(shí)也降低了由噪聲和重排引起的振蕩波動(dòng)。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法對(duì)相距很近的兩線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)和非線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)都非常有效。 2.本文對(duì)提出的多窗口時(shí)頻重排算法進(jìn)行了改進(jìn)，

4、提出了閾值多窗口時(shí)頻重排算法，使得算法可以適用于強(qiáng)噪聲環(huán)境下信號(hào)的分析。并結(jié)合峰值檢測(cè)和迭代算法準(zhǔn)確估計(jì)了信號(hào)的瞬時(shí)頻率變化，詳細(xì)給出了求取單分量非線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)瞬時(shí)頻率的算法步驟。該方法計(jì)算簡(jiǎn)單、均方誤差小、收斂速度快，并且降低了算法對(duì)噪聲的敏感性。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了該方法的有效性。 3.本文最后對(duì)上述提出的方法在實(shí)際信號(hào)處理中的應(yīng)用作了探討，結(jié)合三個(gè)不同方面的例子，具體為非線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的自適應(yīng)AM-FM相干解調(diào)，多目標(biāo)雷達(dá)回波