[發明專利]基于分數階Fourier變換的三角線性調頻連續波特征提取方法

在審

• 申請號: 201110172813.5
• 申請日: 2011-06-16
• 公開（公告）號: CN102832942A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 劉鋒;黃宇;張鑫;徐會法;王澤眾;鄭鵬
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空工程學院
• 主分類號: H03M1/50
• 分類號: H03M1/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于分數階Fourier變換的三角線性調頻連續波特征參數提取，分為線性調頻信號提取和特征參數估計兩個部分，共計四個處理步驟。所述三角線性調頻連續波(TLFMCW)信號s(t)在一個周期T內的表達式為

s+(t)=Aej2π(flower+μ+t/2)t,]]>0≤t≤T₊，μ₊≥0????(1-a)

s-(t)=Aej2π(fupper+μ-t/2)t,]]>0≤t≤T_-，μ_-≤0????(1-b)

其中，f_upper，f_lower為初始頻率；μ₊，μ_-為正負調頻率；T₊，T_-為正負調頻持續時間，A為信號幅度，周期T＝T₊+T_-，T＞0。

實現線性調頻信號提取的步驟如下：

步驟一、對任意一段TLFMCW的觀測信號x(t)＝s(t)+w(t)進行采樣，采樣頻率f_s，采樣時間T_s；然后對采樣信號x(n)進行離散分數階Fourier變換。

Xα(m2Δu)=1-jcotα2Δuexp{jπ[cotα-cscα]m2(2Δu)2}]]>

(2)

Σn=-NNexp[jπcotα(m-n)2(2Δu)2]exp{jπ[cotα-cscα]n2(2Δu)2}x(n2Δu)]]>

其中，α＝πp/2，N＝f_sT_s，w(t)為觀測噪聲。計算能量譜|X_α(m)|²。

步驟二、采用最值法對TLFMCW信號的LFM信號分量時頻線在時頻面上的調頻率和截距估值，如下式描述，

{αi,mi}=argmaxα,m|Xα(m)|2≥D]]>

μ^i=-fscotαi/Tsf^i=micscαi/Ts/fs---(3)]]>

其中D為閾值，取D＝10E[|x(n)|²]。

采用CLEAN技術，每成功檢測出一個LFM信號分量，更新s(t)和D值。

實現特征參數估計的步驟如下：

步驟一、將所有對應正負調頻率的截距估值按降序組成的向量和對應的調頻率估值分別組成的向量和N_-和N₊分別表示檢測出來的正負調頻率LFM信號分量個數。構造時頻直線方程組

Y=f^++μ^+XY=f^-+μ^-X---(4)]]>

求得直線交點為(X₀，Y₀)，對Y₀合并相同點，降序排列后，得到新的向量f₀。

步驟二、計算TLFMCW信號的正負調頻率，持續時間，信號周期，初始頻率和帶寬。

μ^+=E[μ^+]=1N+Σi=1N+μ^+(i),]]>μ^-=E[μ^-]=1N-Σi=1N-μ^-(i)---(5)]]>

T^=12μ^+(N+-1)Σi=1N+-1|f^+(i+1)-f^+(i)|+12μ^-(N--1)Σj=1N--1|f^-(j+1)-f^-(j)|---(6)]]>

T^+=-μ^-T^μ^+-μ^-,]]>T^-=μ^+T^μ^+-μ^----(7)]]>

確定信號瞬時頻率f(t₀)所在頻段，若f(t₀)∈[f₀(i)，f₀(i+1)]，則TLFMCW信號的初始頻率和帶寬分別為

f^lower=f0(i),]]>f^upper=f0(i+1)---(8)]]>

Δf^=f^upper-f^lower=T^+μ^+=T^μ^----(9)]]>