本發(fā)明屬于水聲信號(hào)參數(shù)估計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于信號(hào)寬窄帶模糊度的偵察信號(hào)參數(shù)估計(jì)方法。

背景技術(shù)：

偵察信號(hào)參數(shù)估計(jì)，對(duì)于近年來(lái)水下某些對(duì)通信保密、可靠性要求較高的場(chǎng)所是一個(gè)關(guān)鍵的研究方向。而在有色噪聲背景的條件下，實(shí)現(xiàn)水聲信號(hào)參數(shù)的快速、高精度估計(jì)是最終達(dá)到水聲對(duì)抗和偵察干擾目的的前提。

目前通常使用功率譜分析，短時(shí)傅里葉變換等方法進(jìn)行信號(hào)參數(shù)的估計(jì)，但這類(lèi)方法受回波信號(hào)截取長(zhǎng)度及截取周期等因素的影響較大，且都存在著計(jì)算量大，運(yùn)算效率低等問(wèn)題。因此開(kāi)拓新型高效的參數(shù)估計(jì)辦法迫在眉睫。

模糊函數(shù)反映了信號(hào)的整體參數(shù)，能夠從理論上說(shuō)明聲納信號(hào)的分辨能力、參數(shù)估計(jì)精度等問(wèn)題，在雷達(dá)波形設(shè)計(jì)和參數(shù)估計(jì)上具有重要的意義。但隨著寬帶聲納技術(shù)的發(fā)展，基于窄帶回波模型的窄帶模糊函數(shù)也無(wú)法有效分析運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波信號(hào)處理中的問(wèn)題。寬帶條件下，高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的回波不僅表現(xiàn)為多普勒頻移，且伴隨著信號(hào)脈寬的壓縮和展寬。傳統(tǒng)窄帶回波模型已經(jīng)不再適用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明旨在提供一種利用寬、窄帶模糊函數(shù)分別對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行模糊處理，提取信號(hào)在不同模糊函數(shù)下的距離、速度分辨率，聯(lián)合估計(jì)出信號(hào)的關(guān)鍵參數(shù)的方法。

技術(shù)方案：一種基于信號(hào)寬窄帶模糊度的偵察信號(hào)參數(shù)估計(jì)方法，包括以下步驟：

1)對(duì)接收的線性調(diào)頻信號(hào)s(t)建立窄帶模糊函數(shù)|χ(τ,ξ)|，并進(jìn)行歸一化處理；

2)將步驟1)中得到的窄帶模糊函數(shù)|χ(τ,ξ)|的τ、ξ為時(shí)間、頻率軸，同時(shí)將對(duì)應(yīng)的窄帶模糊函數(shù)|χ(τ,ξ)|值為幅度繪制成三維圖形，在該三維圖形中截取窄帶模糊函數(shù)|χ(τ,ξ)|幅度下降到-3dB處的截面圖，為-3dB等高線；該等高線與時(shí)間軸正軸的交點(diǎn)設(shè)為τ+，與頻率軸正軸的交點(diǎn)設(shè)為ξ+；得出s(t)的帶寬脈寬估計(jì)：

3)對(duì)接收的線性調(diào)頻信號(hào)s(t)建立寬帶模糊函數(shù)|χ(d,v)|，并進(jìn)行歸一化處理；

4)將步驟3)中得到的寬帶模糊函數(shù)|χ(d,v)|的d、v為距離、速度軸，對(duì)應(yīng)的寬帶模糊函數(shù)|χ(d,v)|值為幅度繪制成三維圖形，在該三維圖形中截取寬帶模糊函數(shù)|χ(d,v)|幅度下降到-3dB處的截面圖，為-3dB等高線；該等高線與速度軸正軸的交點(diǎn)設(shè)為v+；將v⁺和相對(duì)帶寬參數(shù)代入方程：

得到相對(duì)上截止頻率且

5)得到對(duì)線性調(diào)頻信號(hào)脈寬帶寬和中心頻率三個(gè)信號(hào)參數(shù)的估計(jì)。

所述步驟1)具體為：

將接收的偵察信號(hào)定義為線性調(diào)頻信號(hào)s(t),t∈[0,WL]，其中WL為處理信號(hào)時(shí)間窗長(zhǎng)；將s(t)代入公式：

得到其窄帶模糊函數(shù)，并進(jìn)行歸一化處理，其中τ、ξ為信號(hào)的時(shí)延、頻移。

所述步驟3)具體為：

將線性調(diào)頻信號(hào)s(t)代入公式

得到寬帶模糊函數(shù)|χ(d,v)|，并進(jìn)行歸一化處理，其中d為距離，v為多普勒速度，c為聲在水中傳播速度。

有益效果：相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明中接收信號(hào)僅根據(jù)目標(biāo)自身特性和先驗(yàn)公式即能計(jì)算出信號(hào)參數(shù),不似短時(shí)傅里葉法等,需要人為地通過(guò)讀取時(shí)頻圖獲取參數(shù),且受回波信號(hào)截取長(zhǎng)度及截取周期等因素的影響較大,因此使用本發(fā)明方法獲取的參數(shù)估計(jì)更具有可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明方法流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中未知參數(shù)的LFM信號(hào)的窄帶模糊函數(shù)圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中信號(hào)的窄帶模糊函數(shù)圖的-3dB等高線；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中未知參數(shù)的LFM信號(hào)的寬帶模糊函數(shù)圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中信號(hào)的寬帶模糊函數(shù)圖的-3dB等高線；

圖6是本發(fā)明中寬帶模糊函數(shù)-3dB等高線圖中的v+測(cè)量方法示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施案例進(jìn)行詳細(xì)的描述；

本發(fā)明涉及一種已知信號(hào)形式，未知信號(hào)參數(shù)的偵察信號(hào)處理方法，通過(guò)計(jì)算偵察信號(hào)的寬、窄帶模糊函數(shù)來(lái)對(duì)未知參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，屬于水聲信號(hào)參數(shù)估計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。如圖1所示，一種基于信號(hào)寬窄帶模糊度的偵察信號(hào)參數(shù)估計(jì)方法，當(dāng)偵察信號(hào)的信號(hào)形式已被確認(rèn)，但如中心頻率、信號(hào)脈寬和帶寬之類(lèi)的信號(hào)參數(shù)無(wú)法準(zhǔn)確估計(jì)時(shí)，先對(duì)接收信號(hào)作窄帶模糊函數(shù)計(jì)算，估計(jì)出信號(hào)的脈寬、帶寬信息；再進(jìn)行寬帶模糊函數(shù)計(jì)算，根據(jù)數(shù)值擬合公式及信號(hào)的脈寬帶寬估計(jì)值計(jì)算出信號(hào)的中心頻率，該方法主要包括以下步驟：

1)接收的偵察信號(hào)為線性調(diào)頻信號(hào)s(t),t∈[0,WL]，其中WL為處理信號(hào)時(shí)間窗長(zhǎng)。將s(t)代入公式：

得到其窄帶模糊函數(shù)(NBAF)，并進(jìn)行歸一化處理，其中τ、ξ為信號(hào)的時(shí)延、頻移。

2)在以窄帶模糊函數(shù)|χ(τ,ξ)|的τ、ξ為時(shí)間、頻率軸，對(duì)應(yīng)的窄帶模糊函數(shù)|χ(τ,ξ)|值為幅度繪制成的三維圖形中，截取窄帶模糊函數(shù)|χ(τ,ξ)|幅度下降到-3dB(0.707倍)處的截面圖，即其-3dB等高線。該等高線與時(shí)間軸正軸的交點(diǎn)設(shè)為τ+，與頻率軸正軸的交點(diǎn)設(shè)為ξ+。由此得出s(t)的帶寬脈寬估計(jì)：

3)將偵察信號(hào)s(t)代入公式

得到其寬帶模糊函數(shù)(WBAF)，并進(jìn)行歸一化處理，其中d為距離，v為多普勒速度，c＝1500m/s為聲在水中傳播速度。

4)在以寬帶模糊函數(shù)|χ(d,v)|的d、v為距離、速度軸，對(duì)應(yīng)的寬帶模糊函數(shù)|χ(d,v)|值為幅度繪制成的三維圖形中，截取寬帶模糊函數(shù)|χ(d,v)|幅度下降到-3dB(0.707倍)處的截面圖，即其-3dB等高線。該等高線與速度軸正軸的交點(diǎn)設(shè)為v+。將v⁺和相對(duì)帶寬參數(shù)代入方程：

由此推算出相對(duì)上截止頻率且至此完成了對(duì)線性調(diào)頻信號(hào)脈寬帶寬和中心頻率三個(gè)信號(hào)參數(shù)的估計(jì)。

本實(shí)施中，待測(cè)信號(hào)s(t)為L(zhǎng)FM信號(hào)，信號(hào)形式為：

其中B＝100Hz,f_H＝800Hz,f₀＝f_H-B/2＝750Hz,T＝1s,FS＝5000Hz。

步驟一：對(duì)偵察信號(hào)s(t)做窄帶模糊函數(shù)運(yùn)算，得到其N(xiāo)BAF，如圖2。

步驟二：抽取s(t)NBAF的-3dB等高線，如圖3，等高線與時(shí)間正軸的交點(diǎn)τ⁺＝0.00442s，與頻率正軸的交點(diǎn)ξ+＝0.441Hz。由公式得出s(t)的帶寬脈寬估計(jì)：

步驟三：對(duì)偵察信號(hào)s(t)做寬帶模糊函數(shù)運(yùn)算，得到其WBAF，如圖4。

步驟四：抽取s(t)WBAF的-3dB等高線，如圖5，等高線與速度正軸的交點(diǎn)為v⁺＝0.443m/s。將v⁺和代入數(shù)值擬合公式中的v⁺，得：解方程得出上截止頻率則

在本實(shí)施例中，估計(jì)出的LFM信號(hào)參數(shù)為與真實(shí)參數(shù)值的誤差分別為η_B＝-0.49％，η_T＝-0.3％，