基于高精度頻率估計(jì)的噪聲調(diào)幅干擾抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及雷達(dá)信號抗干擾技術(shù)領(lǐng)域中的一種基于 高精度頻率估計(jì)的噪聲調(diào)幅干擾抑制方法。本發(fā)明通過比較頻率偏差值與門限值的大小估 計(jì)最佳的頻率偏差，從而得到噪聲調(diào)幅干擾中心頻率的高精度估計(jì)，利用信號的解調(diào)以及 頻域?qū)ο?，?shí)現(xiàn)了強(qiáng)干擾環(huán)境下噪聲調(diào)幅干擾的抑制。
【背景技術(shù)】
[0002] 噪聲調(diào)幅干擾是雷達(dá)對抗中一種重要的干擾方式，具有信號產(chǎn)生簡單，帶寬可變， 壓制效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，已成為瞄準(zhǔn)式及復(fù)合式干擾的重要組成部分。隨著干擾技術(shù)的發(fā)展， 進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)的干擾信號能量可超過雷達(dá)回波信號達(dá)數(shù)十分貝以上，雷達(dá)回波信號完全 淹沒于干擾信號中。在強(qiáng)干擾背景下，通過估計(jì)干擾的特征參數(shù)，采用對消方法抑制干擾， 提高信號處理增益是現(xiàn)代雷達(dá)的一個(gè)重要抗干擾手段。因此，有效提取干擾信號的特征參 數(shù)是實(shí)現(xiàn)干擾對消的重要前提。
[0003] 南京郵電大學(xué)申請的專利"基于DFT正弦信號的頻率估計(jì)方法"（申請 號201410151762. 1，申請日2014. 04. 15,申請公開號CN 103941089 A，申請公開日 2014.07.23)中提出一種基于DFT的正弦信號頻率估計(jì)方法。該方法通過分析Candon算 法和2N點(diǎn)DFT算法的性能，在對原始信號進(jìn)行離散化預(yù)處理后，粗估計(jì)階段利用Candon算 法估計(jì)頻率偏差，然后對修正后的原始信號進(jìn)行2N點(diǎn)DFT算法精估計(jì)，增加了對原始信號 的頻率修正步驟，可實(shí)現(xiàn)在相對頻偏為任意值時(shí)，頻率估計(jì)的均方根誤差均接近克拉美羅 界下限。該方法存在的不足之處是，噪聲調(diào)幅干擾中調(diào)制噪聲對譜線的幅值影響較大，使 Candon算法和2N點(diǎn)DFT算法的頻率估計(jì)精度下降，導(dǎo)致利用該專利不能準(zhǔn)確估計(jì)噪聲調(diào)幅 干擾的中心頻率，無法實(shí)現(xiàn)干擾對消。
[0004] 中國人民解放軍后勤工程學(xué)院申請的專利"一種正弦信號頻率估計(jì)的相位匹配方 法"（申請?zhí)?01410342480. X，申請日2014. 07. 13,申請公開號CN 104142425 A，申請公開 日2014. 11. 12)中提出了一種基于初相匹配的正弦信號頻率估計(jì)方法。該方法首先利用正 弦信號的線性預(yù)測性質(zhì)、自相關(guān)計(jì)算同頻信號的自相關(guān)序列，消除初相位不同對正弦信號 信息融合的影響；然后，對自相關(guān)序列進(jìn)行平域平均處理，提高信號的信噪比；最后，根據(jù) 自相關(guān)序列的特點(diǎn)生成零初相信號序列，通過二者的相關(guān)關(guān)系構(gòu)造誤差函數(shù)，使誤差函數(shù) 最小獲得頻率估計(jì)值。該方法存在的不足之處是，噪聲調(diào)幅干擾中調(diào)制噪聲的影響存在相 位模糊問題，使得頻率估計(jì)誤差較大，導(dǎo)致利用該方法無法實(shí)現(xiàn)頻率的高精度估計(jì)，不能有 效抑制噪聲調(diào)幅干擾。
[0005] 綜上所述，針對噪聲調(diào)幅干擾中心頻率的估計(jì)問題，已有分析方法僅僅實(shí)現(xiàn)了頻 率的粗估計(jì)，噪聲調(diào)幅干擾的中心頻率估計(jì)精度低，嚴(yán)重影響信號的解調(diào)及頻域?qū)οЧ?無法有效地抑制干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明目的在于克服上述已有噪聲調(diào)幅干擾中心頻率估計(jì)方法的不足，提出一種 基于高精度頻率估計(jì)的噪聲調(diào)幅干擾抑制方法。本發(fā)明充分考慮噪聲調(diào)幅干擾中調(diào)制噪聲 的影響，估計(jì)最佳的頻率偏差，從而獲得高精度的頻率估計(jì)并能有效抑制噪聲調(diào)幅干擾。
[0007] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體思路是：首先對頻率偏差值作線性加權(quán)處理，消除干擾中 的調(diào)制噪聲對干擾頻率估計(jì)精度的影響；然后比較頻率偏差值與門限值的大小，估計(jì)最佳 的頻率偏差，從而得到噪聲調(diào)幅干擾的中心頻率，通過解調(diào)和頻域?qū)ο瓿稍肼曊{(diào)幅干擾 的抑制。
[0008] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體步驟如下：
[0009] (1)采集信號：
[0010] 信號采集系統(tǒng)通過連續(xù)波雷達(dá)的接收機(jī)設(shè)備，采集連續(xù)波雷達(dá)天線中任意一段含 有線性調(diào)頻回波和噪聲調(diào)幅干擾的接收信號，將接收信號作為采集信號；
[0011] ⑵搜索信號頻譜信息：
[0012] (2a)對采集信號做快速傅里葉變換，搜索快速傅里葉變換后頻譜峰值的位置；
[0013] (2b)搜索快速傅里葉變換后與峰值相鄰譜線處的幅值；
[0014] (2c)計(jì)算快速傅里葉變換后的量化頻率；
[0015] (3)估計(jì)頻率偏差值：
[0016] (3a)采用雙線幅度公式，估計(jì)量化頻率與真實(shí)頻率間的第一個(gè)頻率偏差值α ;
[0017] (3b)采用三譜線頻偏校正公式，估計(jì)量化頻率與真實(shí)頻率間的第二個(gè)頻率偏差值 β ;
[0018] ⑷估計(jì)最佳頻率偏差值：
[0019] (4a)比較頻率偏差值α、β與門限值Α、Β的大小，其中，α表示量化頻率與真實(shí) 頻率的第一個(gè)頻率偏差值，β表示量化頻率與真實(shí)頻率間的第二個(gè)頻率偏差值，A = 0. 06， B = 0. 16,當(dāng)I a I > B時(shí)，執(zhí)行步驟（4b)，當(dāng)|α|<Β且|0|<厶時(shí)，執(zhí)行步驟（4c)，當(dāng) α I彡B且A < I β I < B時(shí)，執(zhí)行步驟（4d);
[0020] (4b)判斷|X(k+l) I是否滿足約束條件，若是，則執(zhí)行步驟（4d)，否則，執(zhí)行步驟 (4e)，其中，|X(k+l) I表示快速傅里葉變換后峰值位置右側(cè)相鄰譜線的幅值；
[0021] (4c)將β值作為最佳頻率偏差值，其中，β表示量化頻率與真實(shí)頻率間的第二個(gè) 頻率偏差值；
[0022] (4d)按照下式，對頻率偏差值作線性加權(quán)處理，得到最佳頻率偏差值：
[0023] γ = ( α + β ) /2
[0024] 其中，γ表示滿足A < I β I < B條件時(shí)的最佳頻率偏差值，I · I表示取模操作， α表示量化頻率與真實(shí)頻率間的第一個(gè)頻率偏差值，β表示量化頻率與真實(shí)頻率間的第 二個(gè)頻率偏差值；
[0025] (4e)將α值作為最佳頻率偏差值，其中，α表示量化頻率與真實(shí)頻率的第一個(gè)頻 率偏差值；
[0026] (5)計(jì)算噪聲調(diào)幅干擾的中心頻率：
[0027] 利用最佳頻率偏差值計(jì)算噪聲調(diào)幅干擾的中心頻率；
[0028] (6)解調(diào)信號：
[0029] 利用指數(shù)加權(quán)公式，對采集信號進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)后的采集信號；
[0030] (7)頻域?qū)ο?br>[0031] (7a)對解調(diào)后的采集信號做快速傅里葉變換，得到采集信號頻譜；
[0032] (7b)利用頻域?qū)ο剑瑢ο杉盘栴l譜中的噪聲調(diào)幅干擾頻譜，得到線性調(diào) 頻回波頻譜。
[0033] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0034] 第1，由于本發(fā)明對頻率偏差值作線性加權(quán)處理，消除干擾中調(diào)制噪聲對干擾頻率 估計(jì)精度的影響，克服了現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)制噪聲對頻率估計(jì)精度造成很大影響的不足，使得 本發(fā)明提高了噪聲調(diào)幅干擾中心頻率的估計(jì)精度。
[0035] 第2,由于本發(fā)明采用比較頻率偏差值α、β與門限值A(chǔ)、B的大小，估計(jì)最佳頻率 偏差值，利用最佳頻率偏差值計(jì)算噪聲調(diào)幅干擾的中心頻率，克服了現(xiàn)有技術(shù)中噪聲調(diào)幅 干擾的中心頻率估計(jì)精度低，干擾對消效果失效的問題，使得本發(fā)明能夠有效地實(shí)現(xiàn)強(qiáng)干 擾背景下噪聲調(diào)幅干擾的抑制。
【附圖說明】
[0036] 圖1是本發(fā)明的流程圖；
[0037] 圖2是本發(fā)明采集信號的幅頻圖；
[0038] 圖3是本發(fā)明與現(xiàn)有方法的噪聲調(diào)幅干擾中心頻率估計(jì)精度比較圖；
[0039] 圖4是本發(fā)明中門限值A(chǔ)和B隨最大調(diào)制系數(shù)的變化比較圖；
[0040] 圖5是本發(fā)明采集信號解調(diào)及頻域?qū)ο蟮姆l圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041 ] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0042] 參照圖1，對本發(fā)明具體實(shí)施步驟做進(jìn)一步的描述。
[0043] 步驟1，采集信號。
[0044] 信號采集系統(tǒng)通過連續(xù)波雷達(dá)的接收機(jī)設(shè)備，采集雷達(dá)天線中任意一段含有線性 調(diào)頻回波和噪聲調(diào)幅干擾的接收信號，采集信號模型可表示如下。
[0045] X (n) =A (n) ej2 π 1η+ (U+u (η)) e(j (2 π mn+ η}}
[0046] 其中，χ(η)表示采集信號，η表示采集連續(xù)波雷達(dá)天線中含有線性調(diào)頻回波和噪 聲調(diào)幅干擾的采樣時(shí)間，Α(η)表示包含目標(biāo)信息的線性調(diào)頻回波的基帶信號，e表示指數(shù) 加權(quán)操作，j表示虛數(shù)單位，1表示包含多普勒頻率的回波信號中頻，U表示載波電壓，u(n) 表示標(biāo)準(zhǔn)的高斯帶限白噪聲，m表示實(shí)際噪聲調(diào)幅干擾的中心頻率，ri表示實(shí)際噪聲調(diào)幅 干擾的初始相位。
[0047] 步驟2，搜索信號頻譜信息。
[0048] 對采集信號做快速傅里葉變換，搜索頻譜峰值的位置以及峰值處的幅值，按照以 下公式進(jìn)行。
[0049] [ IX (k) I，k] = max I (FFT (X (η)))
[0050] 其中，|X(k) I表示快速傅里葉變換后峰值位置的幅值，k表示快速傅里葉變換后 的峰值位置，max( ·)表示取最大值操作，I · I表示取模操作，F(xiàn)FT表示快速傅里葉變換， x(n)表示采集信號，η表示采集連續(xù)波雷達(dá)天線中含有線性調(diào)頻回波和噪聲調(diào)幅干擾的采 樣時(shí)間。
[0051] 搜索快速傅里葉變換后與峰值相鄰譜線處的幅值，得到|x(k-i) I和|x(k+i) I，其 中，|x(k-i) I表示