[發(fā)明專利]一種多分量線性調(diào)頻信號(hào)時(shí)頻分析方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210355207.5
• 申請(qǐng)日: 2022-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN114866159A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寧更新;謝靚;馮義志;張軍;陳芳炯;余華;季飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B11/00
• 分類號(hào): H04B11/00;H04B13/02;H04L27/14
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 黃衛(wèi)萍

1.一種多分量線性調(diào)頻信號(hào)時(shí)頻分析方法，其特征在于，所述時(shí)頻分析方法包括以下步驟：

S1、對(duì)水聲通信系統(tǒng)接收到的多分量線性調(diào)頻信號(hào)以T_s為采樣周期采樣得到離散的多分量線性調(diào)頻信號(hào)S(n_t)，并定義非完全殘差R(n_t)解決基于ACMD算法結(jié)合殘差的自適應(yīng)時(shí)頻分析方法中存在的時(shí)頻脊線斷裂問題；

S2、對(duì)非完全殘差R(n_t)做短時(shí)傅里葉變換得到時(shí)頻矩陣TF(n_t,n_f)；

S3、采用改進(jìn)的時(shí)頻脊線估計(jì)算法估計(jì)TF(n_t,n_f)中具有最大能量的時(shí)頻脊線向量i表示第i個(gè)分量，1≤i≤M；

S4、將步驟S3中得到的作為ACMD算法的初始頻率，利用ACMD算法分解非完全殘差R(n_t)得到對(duì)應(yīng)的信號(hào)分量瞬時(shí)幅度和更新的對(duì)更新的做線性擬合得到對(duì)應(yīng)的調(diào)頻斜率估計(jì)值起始頻率估計(jì)值以及時(shí)頻脊線向量最終估計(jì)值更新非完全殘差R(n_t)，并判斷是否已存在，根據(jù)是否存在的判斷結(jié)果確定是否需要更新閾值殘差R_th(n_t)；

S5、判斷閾值殘差R_th(n_t)是否達(dá)到設(shè)定的結(jié)束閾值(1-α)S(n_t)，如果閾值殘差大于結(jié)束閾值則跳轉(zhuǎn)到S2繼續(xù)執(zhí)行，否則整個(gè)時(shí)頻分析方法結(jié)束得到各個(gè)分量信號(hào)的時(shí)頻脊線向量瞬時(shí)幅度調(diào)頻斜率和起始頻率

其中，所述步驟S1過程如下：

對(duì)水聲通信系統(tǒng)接收到的多分量線性調(diào)頻信號(hào)以T_s為采樣周期采樣得到離散的多分量線性調(diào)頻信號(hào)S(n_t)，并定義非完全殘差表達(dá)式，多分量線性調(diào)頻信號(hào)S(n_t)的表達(dá)式如下：

其中N_t是S(n_t)的長度，M是S(n_t)的分量總個(gè)數(shù)，n(n_t)為高斯白噪聲，A_i(n_t)是第i個(gè)分量信號(hào)的幅度，f_i是第i個(gè)分量信號(hào)的起始頻率，k_i是第i個(gè)分量信號(hào)的調(diào)頻斜率；

接收信號(hào)與當(dāng)前估計(jì)到的分量信號(hào)之間的差記作：

其中表示第i個(gè)分量信號(hào)的估計(jì)值，為了處理基于ACMD算法結(jié)合殘差的自適應(yīng)時(shí)頻譜存在的時(shí)頻脊線斷裂問題，在計(jì)算殘差時(shí)保留當(dāng)前估計(jì)到的第i個(gè)分量信號(hào)的部分能量，定義非完全殘差R(n_t)，表達(dá)式如下：

其中，0＜α＜1，α的取值由信噪比SNR決定，即α＝g(SNR)，g(SNR)在(-∞,+∞)上是單調(diào)遞減函數(shù)，由一元線性函數(shù)、雙邊指數(shù)函數(shù)或argtan函數(shù)構(gòu)成，非完全殘差R(n_t)的初始值是接收信號(hào)S(n_t)，即R(n_t)＝S(n_t)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多分量線性調(diào)頻信號(hào)時(shí)頻分析方法，其特征在于，所述步驟S2過程如下：

對(duì)非完全殘差R(n_t)做短時(shí)傅里葉變換得到時(shí)頻矩陣TF(n_t,n_f)，表達(dá)式如下：

其中w(m)是窗函數(shù)，w(n_t-m)表示窗函數(shù)在時(shí)間上反轉(zhuǎn)并有n_t個(gè)樣本偏移量，x(m)是短時(shí)傅里葉變換的輸入信號(hào)，m是輸入信號(hào)x(m)的采樣點(diǎn)，取殘差R(n_t)作為輸入信號(hào)，N_f表示以T_f為采樣周期對(duì)頻率采樣得到的頻率總點(diǎn)數(shù)，n_f是取值從1到N_f的頻率采樣點(diǎn)。