基于稀疏約束的線性調(diào)頻信號參數(shù)估計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步設(shè)及線性調(diào)頻信號參數(shù)的估計方法，可用于 信號處理中對線性調(diào)頻信號的參數(shù)估計。
【背景技術(shù)】
[0002] 線性調(diào)頻信號作為一種典型的非平穩(wěn)信號而且具有大的時間-頻帶積，被廣泛用 于各種信息系統(tǒng)。從電子戰(zhàn)和電子干擾的角度看，為解決作用距離和距離分辨率的矛盾W 及提高信號的隱蔽性，通常采用線性調(diào)頻信號。因此對于線性調(diào)頻信號的檢測和參數(shù)估計， 便成為電子研究的重點。
[0003] 目前，線性調(diào)頻信號參數(shù)估計的方法有Radon-Ambiguity變換法和分?jǐn)?shù)階傅葉變 換FRFT法。
[0004] 第一種Radon-Ambiguity變換法，是先求線性調(diào)頻信號的模糊函數(shù)，然后對 其進(jìn)行Radon變換，最終獲得調(diào)頻率。例如，趙興浩，陶然，周思永，王越的論文"基于 Radon-Ambiguity變換和分?jǐn)?shù)階傅立葉變換的chirp信號檢測及多參數(shù)估計"（《北京理工 大學(xué)學(xué)報》2003年6月第23卷第3期）就是對線性調(diào)頻信號的參數(shù)估計方法，該種方法的 不足是抗噪聲性能不高，在多個信號時，估計出的調(diào)頻率不是很精確。
[0005] 第二種分?jǐn)?shù)階傅葉變換FRFT法，是W旋轉(zhuǎn)角a為變量進(jìn)行掃描，求出線性調(diào)頻信 號的FRFT變換，從而形成信號能量在參數(shù)平面（a，u)平面的二維分布，在此平面按照闊值 進(jìn)行平面捜索檢測得到線性調(diào)頻信號的參數(shù)估計。例如，唐江的論文"基于FRFT的LPI雷 達(dá)信號參數(shù)估計方法研究"，解放軍信息工程大學(xué)導(dǎo)航與空天目標(biāo)工程學(xué)院，2013年，就是 一種對線性調(diào)頻信號的參數(shù)估計方法，但該種方法的缺點是估計精確度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明在于針對上述已有技術(shù)的不足，提出一種基于稀疏約束的線性調(diào)頻信號參 數(shù)估計方法，W減小誤差，提高估計參數(shù)的精確度。
[0007] 實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)思路是通過建立稀疏重構(gòu)模型，迭代求解優(yōu)化問題獲得高分辨 率角度譜，通過對角度譜進(jìn)行峰值檢測得到目標(biāo)的角度信息，再求出其對應(yīng)的調(diào)頻率。其具 體步驟包括如下：
[000引 （1)雷達(dá)發(fā)射線性調(diào)頻信號s(t)，得到回波信號x(t)，并對該回波信號x(t)進(jìn)行 離散采樣，得到離散信號x(n)，0《n《M-1，M為采樣點數(shù)；
[0009] 似根據(jù)離散信號X(n)，得到模糊函數(shù)；
[0010]
【主權(quán)項】
1. 一種基于稀疏約束的線性調(diào)頻信號參數(shù)估計方法，包括如下步驟： (1) 雷達(dá)發(fā)射線性調(diào)頻信號S (t)，得到回波信號X (t)，并對該回波信號X (t)進(jìn)行離散 采樣，得到離散信號X (n)，O < η < M-I，M為采樣點數(shù)； (2) 根據(jù)離散信號X (η)，得到模糊函數(shù)；
其中τ表示時間，fd表示頻偏，t s為采樣間隔，M為采樣個數(shù)，X #表示X的共軛； ⑶對模糊函數(shù)AF(^fd)進(jìn)行Radon變換，得到投影譜線R(a); (4) 按照下式將角度范圍θ_~Θ min等間隔劃分為P個角度，第i個角度為：
其中，1 = 1，2，一，？，0_為測角范圍的最小值，0_為測角范圍的最大值； (5) 根據(jù)⑷中劃分所得的角度，利用公式k = tan Θ，得到第i個角度Θ澌對應(yīng)的 調(diào)頻斜率ki; (6) 在無噪聲情況下，由調(diào)頻斜率ki，k2，…，ki，，kP，計算得到投影譜線 R 1 ( a )，R2 ( α )，…，Ri ( α )，…Rp ( α )，并構(gòu)造稀疏矩陣滬： (ρ = [/?, (a), R2(a), ··,/?,(?), · · ·/?,,(?)]： (7) 利用稀疏矩陣W和中投影譜線R( α )，構(gòu)建如下關(guān)系式： -!?⑷-魂+剩]， 其中，min{ ·}表示求最小的運算符號，λ為正則化參數(shù)，I I · I I i表示向量的1范數(shù)， I I · I I2表示向量的2范數(shù)，β表示稀疏的角度譜向量； (8) 使用MATLAB的SeDuMi工具包中sedumi函數(shù)求解（7)中關(guān)系式，獲得稀疏的角度 譜向量β ; (9) 采用閾值比較法，對角度譜向量β進(jìn)行峰值檢測，獲得角度譜向量峰值元素索引 值1，由該峰值元素索引值1確定出角度值θ :
(10) 根據(jù)角度9，得到調(diào)頻率k = tan Θ。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于稀疏約束的線性調(diào)頻信號參數(shù)估計方法，其中所述步驟 (1)中的線性調(diào)頻信號s (t)，表示為：
其中A為線性調(diào)頻信號的幅度，&為線性調(diào)頻信號的起始頻率，k為調(diào)頻斜率，t表示 時間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于稀疏約束的線性調(diào)頻信號參數(shù)估計方法，其中所述步驟 (1)中的回波信號X (t)，表示為： x(t) = s(t-t〇) + 〇 (t) 其中，h是距離引起的信號傳播相對時間延遲，ω⑴是均值為0、方差為δ 2的高斯白 噪聲。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于稀疏約束的線性調(diào)頻信號參數(shù)估計方法，其中所述步驟 (3)中的投影譜線R(a)，按照如下公式獲得：
其中AF(^fd)為模糊函數(shù)，δ (·)為沖擊函數(shù)，M為采樣個數(shù)，τ,表示第k個時間采 樣點，fdn表示第η個頻率采樣點，m表示調(diào)頻率m = tan ( α )，α表示調(diào)頻率所對應(yīng)的正切 角。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于稀疏約束的線性調(diào)頻信號參數(shù)估計方法，其中所述步驟 (9)中通過閾值比較法，對角度譜向量β進(jìn)行峰值檢測，獲得角度譜向量峰值元素索引值 1，按以下步驟進(jìn)行： (9a)對角度譜向量β進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化角度譜向量及； (9b)設(shè)置閾值ε =0.2,按照如下公式獲得峰值索引值： / ~\i\Pj >ε,?^ 1,2,···,Pj , 其中，及為歸一化角度譜向量彥的第i個元素，P表示將角度范圍~Θ min等間隔 劃分的個數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于稀疏約束的線性調(diào)頻信號參數(shù)估計方法，主要解決現(xiàn)有方法分辨率低以及計算量大的問題。其技術(shù)方案是：1.利用目標(biāo)的稀疏性，根據(jù)Radon-Ambiguity變換法，得到投影譜線；2.對測角范圍進(jìn)行角度劃分，設(shè)計二維投影的稀疏基；3.利用投影譜線與稀疏基構(gòu)建關(guān)系式；4.求解關(guān)系式，獲得高分辨率角度譜；5.通過閾值比較法對角度譜進(jìn)行峰值檢測，得到信號對應(yīng)的角度值；6.根據(jù)角度值計算得到調(diào)頻率值。本發(fā)明具有計算量小，分辨率高的優(yōu)點，可用于通信和信息處理系統(tǒng)。
【IPC分類】G01S7-41
【公開號】CN104880697
【申請?zhí)枴緾N201510249118
【發(fā)明人】趙光輝, 譚萌, 石光明, 孫爽爽, 沈方芳
【申請人】西安電子科技大學(xué)
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年5月15日