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

背景技術(shù)：

偵察信號參數(shù)估計，對于近年來水下某些對通信保密、可靠性要求較高的場所是一個關(guān)鍵的研究方向。而在有色噪聲背景的條件下，實現(xiàn)水聲信號參數(shù)的快速、高精度估計是最終達到水聲對抗和偵察干擾目的的前提。

目前通常使用功率譜分析，短時傅里葉變換等方法進行信號參數(shù)的估計，但這類方法受回波信號截取長度及截取周期等因素的影響較大，且都存在著計算量大，運算效率低等問題。因此開拓新型高效的參數(shù)估計辦法迫在眉睫。

模糊函數(shù)反映了信號的整體參數(shù)，能夠從理論上說明聲納信號的分辨能力、參數(shù)估計精度等問題，在雷達波形設(shè)計和參數(shù)估計上具有重要的意義。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)也無法有效分析運動目標回波信號處理中的問題。寬帶條件下，高速運動目標的回波不僅表現(xiàn)為多普勒頻移，且伴隨著信號脈寬的壓縮和展寬。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)分別對接收信號進行模糊處理，提取信號在不同模糊函數(shù)下的距離、速度分辨率，聯(lián)合估計出信號的關(guān)鍵參數(shù)的方法。

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

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

2)將步驟1)中得到的窄帶模糊函數(shù)|χ(τ,ξ)|的τ、ξ為時間、頻率軸，同時將對應的窄帶模糊函數(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；該等高線與時間軸正軸的交點設(shè)為τ+，與頻率軸正軸的交點設(shè)為ξ+；得出s(t)的帶寬脈寬估計：

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

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，對應的寬帶模糊函數(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設(shè)為v+；將v⁺和相對帶寬參數(shù)代入方程：

得到相對上截止頻率且

5)得到對線性調(diào)頻信號脈寬帶寬和中心頻率三個信號參數(shù)的估計。

所述步驟1)具體為：

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

得到其窄帶模糊函數(shù)，并進行歸一化處理，其中τ、ξ為信號的時延、頻移。

所述步驟3)具體為：

將線性調(diào)頻信號s(t)代入公式

得到寬帶模糊函數(shù)|χ(d,v)|，并進行歸一化處理，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：相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明中接收信號僅根據(jù)目標自身特性和先驗公式即能計算出信號參數(shù),不似短時傅里葉法等,需要人為地通過讀取時頻圖獲取參數(shù),且受回波信號截取長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)估計更具有可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法流程圖；

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

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

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

圖5是本發(fā)明實施例中信號的寬帶模糊函數(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+測量方法示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的實施案例進行詳細的描述；

本發(fā)明涉及一種已知信號形式，未知信號參數(shù)的偵察信號處理方法，通過計算偵察信號的寬、窄帶模糊函數(shù)來對未知參數(shù)進行估計，屬于水聲信號參數(shù)估計技術(shù)領(lǐng)域。如圖1所示，一種基于信號寬窄帶模糊度的偵察信號參數(shù)估計方法，當偵察信號的信號形式已被確認，但如中心頻率、信號脈寬和帶寬之類的信號參數(shù)無法準確估計時，先對接收信號作窄帶模糊函數(shù)計算，估計出信號的脈寬、帶寬信息；再進行寬帶模糊函數(shù)計算，根據(jù)數(shù)值擬合公式及信號的脈寬帶寬估計值計算出信號的中心頻率，該方法主要包括以下步驟：

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

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

2)在以窄帶模糊函數(shù)|χ(τ,ξ)|的τ、ξ為時間、頻率軸，對應的窄帶模糊函數(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。該等高線與時間軸正軸的交點設(shè)為τ+，與頻率軸正軸的交點設(shè)為ξ+。由此得出s(t)的帶寬脈寬估計：

3)將偵察信號s(t)代入公式

得到其寬帶模糊函數(shù)(WBAF)，并進行歸一化處理，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，對應的寬帶模糊函數(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設(shè)為v+。將v⁺和相對帶寬參數(shù)代入方程：

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

本實施中，待測信號s(t)為LFM信號，信號形式為：

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

步驟一：對偵察信號s(t)做窄帶模糊函數(shù)運算，得到其NBAF，如圖2。

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

步驟三：對偵察信號s(t)做寬帶模糊函數(shù)運算，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

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