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2018089-1
研究与开发
正弦调频连续波信号参数估计新方法
聂小鹏
1
,沈祖成
1
,王晓峰
2
,王春雨
2
(1. 三峡大学电气与新能源学院,湖北 宜昌 443002;
2. 空军航空大学信息对抗系,吉林 长春 130022)
摘 要:针对电子侦察截获的正弦调频连续波信号,提出一种调制参数估计的新方法。首先基于信号调制函
数的周期性,采用自相关函数完成调制频率估计,然后基于重排谱图提取调频曲线,对调频曲线进行修正,
进而实现载频、调制指数和初始调制相位的估计。仿真实验表明,该方法在无需先验知识,且信噪比为−5 dB
时,各调制参数均具有较高的估计精度,均方误差均能低于−25 dB。
关键词:正弦调频连续波信号;参数估计;自相关函数;重排谱图
中图分类号:TN971.1
文献标识码:A
doi: 10.11959/j.issn.1000−0801.2018089
A new method of parameter estimation for sinusoidal
frequency modulated continuous wave signal
NIE Xiaopeng
1
, SHEN Zucheng
1
, WANG Xiaofeng
2
, WANG Chunyu
2
1. College of Electrical Engineering and New Energy, China Three Gorges University, Yichang 443002, China
2. Department of Information Countermeasure, Aviation University of Air Force, Changchun 130022, China
Abstract: A new method of modulation parameter estimation was proposed to process the sinusoidal frequency mod-
ulated continuous wave signal intercepted by electronic reconnaissance. Firstly, based on the periodicity of signal
modulation function, the modulated frequency was estimated using autocorrelation function. And then, the frequency
modulation curve was extracted and revised based on rearranging spectrogram. Finally, the carrier frequency, the
modulation exponent and the initial phase were estimated by the frequency modulation curve. The simulation exper-
iment results show that the proposed method does not require prior knowledge, and the mean square error of each
modulation parameter can reach −25 dB by using this method when SNR is −5 dB.
Key words: sinusoidal frequency modulated continuous wave signal, parameter estimation, autocorrelation function,
rearrangement spectrogram
1 引言
正弦调频信号的模糊函数介于“刀刃型”和
“图钉型”之间,在现代雷达和无线电引信中有着
广泛的应用,且经常以连续波形式出现
[1,2]
。应用
正弦调频连续波信号的雷达系统可以实现高精度
测速、测距,并具有较强的抗噪性。电子侦察和
电子干扰是电子战的重要形式。在电子战中,有
收稿日期:2017−08−30;修回日期:2018−01−18
·75· 电信科学 2018 年第 2 期
效截获敌方信号并进行识别和参数估计是实现电
子干扰的前提,因此研究正弦调频连续波信号的
参数估计对于电子战具有重要意义。
目前,已有不少文献提出了各种正弦调频连
续波信号的参数估计方法,但多数只适用于协作
接收或部分参数已知的情况,不适用于无任何先
验知识的电子侦察场合
[3,4]
。针对非协作条件下正
弦调频连续波信号的参数估计问题,参考文献[5]
将信号建模为高阶多项式相位信号,利用离散多
项式变换完成参数估计,但多项式阶数选择制约
了参数估计性能;参考文献[6]提出一种基于时频
脊线提取和随机 Hough 变换的正弦调频信号参数
估计方法,该方法的参数估计性能受限于选取的
时频工具性能,且曲线拟合方法存在多值性问题;
参考文献[7]提出了基于自适应窗长 Wigner 变换
的伪码正弦调频信号的参数估计,算法十分复杂,
且当信号的调制指数较小时,估计性能不佳;参
考文献[8,9]利用正弦调频信号的循环平稳特征,
提出了基于循环自相关的调制参数估计方法,该
方法只能估计信号的部分调制参数,且计算复杂。
参考文献[10]研究了多分量正弦调制信号的分离
与参数估计问题;参考文献[11]提出了正弦调频连
续波信号参数估计的卡森准则方法,该方法计算
简单,且估计性能不受调制指数限制;参考文献
[12]提出了一种基于稀疏分解时频分析的正弦调
频信号参数估计方法,利用 Gabor 原子库和遗传
算法提取信号的调制规律。
本文提出了一种新的正弦调频连续波信号调
制参数的估计方法。该方法首先计算正弦调频连
续波信号的自相关函数,利用信号调制函数的周
期性完成调制频率的估计;然后基于重排谱图提
取信号调频曲线,并结合时频能量曲线滤除噪声
突变点,获取修正调频曲线;最后基于正弦曲线
拟合实现调制参数估计。该方法无需先验知识,
且能够较好地抑制噪声,适用于信噪比较低的电
子侦察场合。
2 信号模型
正弦调频连续波信号的调制函数为三角函
数,具体调制参数包括载频、调制指数、调制频
率和初始调制相位。信号的解析形式可以表示为:
[
]
{
}
cm m
() exp j2π sin(2π )st A ft k f t
φ
=++ (1)
其中,
A
为信号幅值,
c
f
、
m
k 、
m
f
和
φ
分别为正
弦调频连续波信号的载频、调制指数、调频频率
和初始调制相位。正弦调频连续波信号的瞬时频
率可以表示为:
cmm m
1d()
() cos(2π )
2π d
t
ft f k f ft
t
ϕ
φ
=
=+ + (2)
其中,
cm m
() 2π sin(2π )tftk ft
ϕ
φ
=
++为信号瞬时相
位。式(
2)表明,正弦调频连续波信号的瞬时
频率是一个由调制参数构成的余弦函数,具有确
定的周期性。因此可以提取信号的瞬时频率完成
调制参数估计。理想的正弦调频连续波信号瞬时
频率曲线如图
1 所示,信号调制周期为
m
1Tf= 。
图 1 正弦调频连续波信号瞬时频率曲线
3 调制频率估计
设信号包含
M
个调制周期,则信号的自相关
函数为:
0
1
() () ( )d
MT
s
Rststt
MT
τ
τ
∗
=−
∫
(3)
可以证明当 kT
τ
=
( k 为整数,且1 kM
<
≤ )
时,正弦调频连续波信号的自相关函数模值为:
2018089-2
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资源评论
- 李诗旸2023-07-26通过这篇文件的阅读,我对正弦调频连续波信号参数估计有了更深入的了解。
- BellWang2023-07-26这篇文件提出了一种新方法,对于正弦调频连续波信号的参数估计起到了积极作用。
- ShenPlanck2023-07-26我觉得这篇文件给出的方法相对简单易懂,可以帮助更多的人了解和应用于相关领域。
- 李多田2023-07-26这个文件提出的新方法为正弦调频连续波信号参数估计带来了一定的改进。
- 苏采2023-07-26对于研究正弦调频连续波信号参数估计的人来说,这个文件是一份值得参考的资料。
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