線(xiàn)性調(diào)頻波檢測(cè)與估計(jì)的簡(jiǎn)化探討.pdf

1、線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)(chirp，LFM)信號(hào)廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、地震和聲納等信息系統(tǒng)中。在這類(lèi)系統(tǒng)中，LFM信號(hào)的檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)一直是一個(gè)重要的研究課題。由于傳統(tǒng)傅氏變換不能有效處理LFM信號(hào)，長(zhǎng)期以來(lái)各種基于最大似然估計(jì)的算法是解決這一問(wèn)題的主要途徑。由于這些方法在本質(zhì)上大都可以歸結(jié)為一個(gè)多變量的最優(yōu)化問(wèn)題，因而計(jì)算量太大，使得算法的工程實(shí)現(xiàn)較為困難。近年來(lái)對(duì)LFM信號(hào)的檢測(cè)和參數(shù)估計(jì)開(kāi)始采用時(shí)頻分析工具。短時(shí)傅里葉變換(STFT)、維格

2、納分布(wVD)、小波變換(wT)以及分?jǐn)?shù)階傅里葉變換(FRFT)等時(shí)頻分析工具都先后被引入到LFM信號(hào)的檢測(cè)和參數(shù)估計(jì)中。FRFI的核函數(shù)具有線(xiàn)性調(diào)頻成分，特別適合于處理LFM類(lèi)信號(hào)。本文重點(diǎn)研究了利用分?jǐn)?shù)階傅里葉變換檢測(cè)LFM信號(hào)的過(guò)程，并做了以下三方面的工作： 1．分析FRFF的主要性質(zhì)在LFM信號(hào)檢測(cè)中的應(yīng)用情況對(duì)LFM信號(hào)的檢測(cè)最重要的是提取其頻率特征，即調(diào)頻斜率和初始頻率。FRFT核函數(shù)有線(xiàn)性調(diào)頻成分，這決定其可以成

3、功檢測(cè)出LFM信號(hào)；FRFT是線(xiàn)性變換，這決定其在處理多分量LFM信號(hào)時(shí)沒(méi)有交叉項(xiàng)。FRFT具有旋轉(zhuǎn)相加性和保范性，但這兩個(gè)性質(zhì)對(duì)LFM信號(hào)的頻率特征提取沒(méi)有幫助。因此FRFT的性質(zhì)在LFM信號(hào)的檢測(cè)中存在冗余，可能存在更簡(jiǎn)捷的變換形式。 2．推導(dǎo)出一種適用于LFM信號(hào)檢測(cè)的簡(jiǎn)化變換法利用線(xiàn)性完整變換推導(dǎo)出一種與分?jǐn)?shù)階傅里葉變換相似的新變換，簡(jiǎn)稱(chēng)為簡(jiǎn)化變換(reduced transform，RT)。利用RT檢測(cè)LFM信號(hào)相比于

4、基于FRFT的LFM信號(hào)檢測(cè)，在檢測(cè)調(diào)頻斜率較大的LFM信號(hào)時(shí)有更好的抑制干擾的效果，并能簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程。 3．提出一種基于FRFT和RT的LFM信號(hào)預(yù)判法(PEA)提出了一種基于FRFT或RT的LFM信號(hào)參數(shù)預(yù)判法，即對(duì)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)先利用FFT進(jìn)行預(yù)判并粗略估計(jì)出調(diào)頻系數(shù)值；根據(jù)得到的線(xiàn)性調(diào)頻系數(shù)計(jì)算出對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度，然后根據(jù)這個(gè)旋轉(zhuǎn)角度做FRFT或RT以找出精確的最大峰值點(diǎn)并精確估計(jì)出信號(hào)的各參數(shù)。理論分析與仿真結(jié)果表明該方法