一種民航飛機(jī)散射信號(hào)多普勒頻率估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無(wú)線電信號(hào)參數(shù)估計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及到多普勒頻率估計(jì)的方法，特別 涉及到民航飛機(jī)散射信號(hào)中的多普勒頻率估計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 地面信源信號(hào)經(jīng)飛機(jī)散射到接收機(jī)，由于飛機(jī)相對(duì)地面信源和接收機(jī)有相對(duì)位置 移動(dòng)，因此會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。在散射信號(hào)的分段處理過(guò)程中，現(xiàn)有方法假設(shè)分段長(zhǎng)度內(nèi) 的多普勒頻率是不變的，不適用于對(duì)多普勒頻率具有高精度要求的情況。本發(fā)明利用線性 調(diào)頻信號(hào)對(duì)短時(shí)間內(nèi)的多普勒頻率進(jìn)行近似，并提出一種改進(jìn)的分?jǐn)?shù)階傅里葉變換對(duì)其實(shí) 現(xiàn)估計(jì)。分?jǐn)?shù)階傅里葉變換對(duì)線性調(diào)頻信號(hào)具有最佳的能量聚集特性，被廣泛應(yīng)用于該類 信號(hào)的參數(shù)估計(jì)當(dāng)中，主要包括模值平方最大法、分?jǐn)?shù)階相關(guān)法、分?jǐn)?shù)階傅里葉高階矩方法 等，但以上算法均對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行直接處理，未考慮數(shù)據(jù)截?cái)鄮?lái)的分辨率降低以及頻譜泄漏 等問(wèn)題。因此，本發(fā)明提出一種高斯加權(quán)分?jǐn)?shù)階傅里葉變換，并將之應(yīng)用于飛機(jī)散射信號(hào)的 多普勒頻率估計(jì)當(dāng)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明采用線性調(diào)頻信號(hào)對(duì)飛機(jī)散射信號(hào)中的多普勒頻率進(jìn)行近似，針對(duì)數(shù)據(jù)截 斷的影響，提出了一種飛機(jī)散射信號(hào)處理中高精度多普勒頻率的估計(jì)方法。
[0004] 一種民航飛機(jī)散射信號(hào)多普勒頻率估計(jì)方法，主要包括以下步驟：
[0005]A.將采集得到的數(shù)據(jù)分解成固定長(zhǎng)度為T的M段數(shù)據(jù)；
[0006] B.對(duì)每段數(shù)據(jù)采用高斯加權(quán)分?jǐn)?shù)階傅里葉變換進(jìn)行多普勒頻率估計(jì)；
[0007] C.對(duì)多普勒頻率進(jìn)行后處理。
[0008] 所述步驟B具體包含以下步驟：
[0009]B1.采用高斯加權(quán)函數(shù)進(jìn)行加權(quán)，形式為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種飛機(jī)散射信號(hào)處理中高精度多普勒頻率的估計(jì)方法，其特征在于具有如下步 驟： A. 將采集得到的數(shù)據(jù)分解成固定長(zhǎng)度為T的M段數(shù)據(jù)； B. 對(duì)每段數(shù)據(jù)采用高斯加權(quán)分?jǐn)?shù)階傅里葉變換進(jìn)行多普勒頻率估計(jì)；具體步驟如下： B1.采用高斯加權(quán)函數(shù)進(jìn)行加權(quán)，形式為gW= ，設(shè)置參數(shù)C選擇加權(quán)函數(shù)形 KiJ 狀，設(shè)置參數(shù)C的范圍為2《C《4 ; B2.粗遍歷，設(shè)置分?jǐn)?shù)階傅里葉變換參數(shù)區(qū)間PG[0,2]，遍歷步長(zhǎng)為0.01 ; B3.粗估計(jì)，捜索B2結(jié)果的模平方最大值對(duì)應(yīng)分?jǐn)?shù)階傅里葉域位置（pi，Ui)，設(shè)定B4中 精細(xì)遍歷區(qū)間虹，口3]，其中 口2=max(0,P1-0. 1)，a3=min(p1+0. 1，。； B4.精細(xì)遍歷，由B3中設(shè)定的遍歷區(qū)間，設(shè)置遍歷步長(zhǎng)為0. 001 ; B5.參數(shù)估計(jì)，捜索B4結(jié)果的模平方最大值對(duì)應(yīng)分?jǐn)?shù)階傅里葉域位置（P4，U4)，根據(jù) 下式實(shí)現(xiàn)該分段時(shí)間內(nèi)多普勒頻率的中屯、頻率和多普勒頻率變化率的估計(jì)(元，知,），m= 1，2,…，M;
C. 對(duì)多普勒頻率進(jìn)行后處理；具體步驟如下： C1.依據(jù)民航飛機(jī)的先驗(yàn)信息設(shè)置多普勒頻率變化率的闊值化1 ; C2.根據(jù)多普勒頻率變化率對(duì)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行初步修正；包含W下步驟： C21.捜索得到B5中小于C1闊值的第一個(gè)時(shí)間位置，開(kāi)始遍歷； C22.如果成=0,則成=成_1，又=點(diǎn)一+成_沖； C23.如果I片，,-知,_J>Th2，則麻=知，一，麻=乂一 +兒_件； C3.對(duì)C2中結(jié)果依據(jù)多普勒頻率估計(jì)進(jìn)行再次修正；包含W下步驟： C31.對(duì)多普勒頻率估計(jì)進(jìn)行一階差分df" =義+1-義； C32.設(shè)定闊值化3,化4,捜索C31中差分結(jié)果中大于闊值化3的峰值，如果相鄰峰值異 號(hào)且峰值間距離小于闊值化4,進(jìn)行C33中修正，否則保留； C33.設(shè)定C32中兩峰值位置為ti和tW，則求得多普勒頻率均值為w=成; >心一,+2)， 利用/m=/,, x("z-。與知,=mf/r対多普勒頻率及其變化率進(jìn)行修正，其中m=ti+1，… ,t…； C4.根據(jù)采樣率W及C3中結(jié)果得到每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的瞬時(shí)多普勒頻率。
【專利摘要】本發(fā)明屬于無(wú)線電信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，提供一種飛機(jī)散射信號(hào)多普勒頻率提取方法。其特征是首先將采集信號(hào)進(jìn)行分段處理，其次采用兩級(jí)高斯加權(quán)分?jǐn)?shù)階傅里葉變換進(jìn)行多普勒中心頻率及多普勒頻率變化率的估計(jì)；然后根據(jù)估計(jì)得到的多普勒頻率變化率進(jìn)行初步修正，再根據(jù)估計(jì)得到的多普勒中心頻率進(jìn)行二次修正；最后根據(jù)采樣頻率等信息實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)多普勒頻率的估計(jì)。實(shí)驗(yàn)證明本發(fā)明算法性能良好，在低信噪比情況下能夠獲得多普勒頻率的有效估計(jì)。
【IPC分類】G01R23-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104849546
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510224352
【發(fā)明人】邱天爽, 王鵬, 欒聲揚(yáng), 史益新, 馬濟(jì)通
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年5月5日