捷變頻信號參量提取技術(shù)研究.pdf

1、信號參量提取技術(shù)主要應用于背景噪聲中提取有用信號波形及參數(shù)。有用的目標信息包括信號分量數(shù)目、頻率信息、幅度信息、帶寬信息以及相位信息等。 捷變頻信號是相鄰發(fā)射脈沖或脈沖組間的載波頻率在一定范圍內(nèi)高速隨機跳變，是一種非平穩(wěn)信號。本文在捷變頻信號參量提取技術(shù)方面作了一些基礎性的研究。重點研究利用時頻分析方法提取捷變頻信號參量，包括目標個數(shù)，頻率隨時間的變化規(guī)律等。全文主要分兩個部分：捷變頻信號的時頻分析；捷變頻信號高精度的瞬時頻率估

2、計。旨在通過以上研究，能夠?qū)葑冾l信號處理有系統(tǒng)性的認識和提取盡可能多的參量，提高估計捷變信號的抗干擾能力，實現(xiàn)優(yōu)化的水聲對抗效果。 時頻分析的任務是估計信號的頻譜含量是怎樣隨時間變化的，在時頻二維平面上清晰地呈現(xiàn)出信號的瞬時頻率。以此為基礎，從理論和仿真對幾種常用的時頻分析方法進行對比和分析。仿真結(jié)果表明，譜圖<'[16]>算法簡單和概念鮮明，是工程上常用的一種時頻分析方法；維格納分布(WD)<'[16]>對于線性調(diào)頻信號(L

3、FM)來講，它是一種接近最優(yōu)的時頻分析方法，在時頻平面上能夠得到較高能量的瞬時頻率(IF)聚集。多項式維格納分布(PWD)<'[101]>彌補了WD分析非線性調(diào)頻信號或者多頻率分量信號時容易產(chǎn)生交叉項的缺點，對于任意階次的調(diào)頻信號，它都可以得到清晰的IF的走向。對于多分量信號分析同樣適用。文中提出了頻譜圖一維格納分布(SWD)。SWD將譜圖與WD二者結(jié)合起來，優(yōu)勢互補。利用譜圖的窗函數(shù)抑制WD所產(chǎn)生交叉項，避免WD計算過程中的過采樣。此

4、外，SWD繼承了WD具有較高的時頻二維分辨力的優(yōu)點。重點研究了B分布<'[96]>。深入分析了B分布的核函數(shù)設計過程、特性以及具體的實現(xiàn)過程。本文提出了基于Radon變換的B分布(BDBRT)。Radon變換具有沿直線積分的特性，針對LFM信號和CW脈沖信號在時頻平面上的瞬時頻率是一條直線這一特點，將Radon變換與B分布結(jié)合在一起。BDBRT分布可以在時頻平面上區(qū)分出兩個頻率十分接近的信號分量，完全抑制交叉項干擾，同時具有較高的時頻二

5、維分辨力，為譜圖和WD所不及。對試驗數(shù)據(jù)的處理，進一步證明該算法總體效果要好于其它方法。瞬時頻率是描述捷變頻信號的一個重要參量。 本文重點研究基于時頻分布的瞬時頻率估計器。首先討論了基于WD的IF估計器。推導了LFM信號的克拉美一羅下界(CRLB)，并證明了不經(jīng)過插值處理的WD頻率估計器的理論估計方差可達到CRLB；經(jīng)過插值處理的WD的IF估計器由于插值因子的影響，估計方差的理論值要比前者高4倍。仿真結(jié)果表明在信噪比高于5分貝的

6、時候，針對LFM信號，非插值處理的WD的IF估計器是一種無偏估計。其次分析了高階時頻分布的瞬時頻率估計器。將PWD的峰值作為IF估計器，推導了二次調(diào)頻信號的IF估計理論方差數(shù)值，并進行了仿真分析。仿真結(jié)果表明當信噪比高于5分貝時，六階PWD的IF估計方差可達到二次調(diào)頻信號頻率估計的CRLB。重點研究了B分布的IF估計的統(tǒng)計特性，推導了它的IF估計的理論方差。仿真對比了B分布和喬伊－威廉姆斯分布。仿真結(jié)果表明，對于多頻率成分信號而言，B分