一种经过分解重构的脉冲信号的参数估计方法与流程

1.本技术涉及雷达信号处理技术领域，特别涉及一种经过分解重构的脉冲信号的参数估计方法。


背景技术：

2.随着电磁环境日益复杂，电子侦察系统接收信号经常表现为多个信号在空域、时域、频域的叠加，相互之间存在交叠。在单通道的情况下(或多个信号均从主瓣进入，空域无法分辨)，各组成信号在时域、频域、时频域均存在交叠，信号分离任务通常也称为单通道信号分离。
3.一种基于信号分解与稀疏重构的混合信号分离方法在已知信源数目和瞬时频率的条件下，通过对各组成信号进行傅里叶分解，建立了接收信号的稀疏观测模型，将信号分离问题转化为多信号的稀疏重构问题，实现了复杂电磁环境下雷达、通信等信号的分离，为单通道条件下混合多信号分离提供了一种新的技术途径。但该方法存在分离后的信号包络和相位畸变等问题，对分离后信号的脉宽、载频等参数的估计产生较大的影响，导致当前基于中频信号的脉冲参数估计算法产生较大误差。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种经过分解重构的脉冲信号的参数估计方法，可用于解决基于中频信号的脉冲参数估计算法产生较大误差的技术问题。
5.本技术提供一种经过分解重构的脉冲信号的参数估计方法，所述方法包括：
6.步骤一，确定脉冲宽度；
7.步骤二，以分离前信号的交叠点作为切分点，将脉冲分段；
8.步骤三，利用短时测频算法对各子脉冲进行频率估计；
9.步骤四，对各子脉冲频率估计结果进行融合，确定脉冲频率。
10.可选的，确定脉冲宽度，包括：
11.步骤11，计算脉冲包络序列x(n)前20个采样点的平均值，记为
12.步骤12，找到脉冲包络序列x(n)中的最大值x
max
，利用直方图进行统计，确定步进为和二者当中的较大值；
13.步骤13，抛弃直方图中所处的列，统计直方图中最高列所包含的所有点的均值，记为
14.步骤14，从x(n)起点开始，找到大于等于的第一个点，位置记为k1，对应为脉冲上升沿位置；从x(n)终点开始，找到大于等于的第一个点，位置记为k2，对应为脉冲下降沿位置；
15.步骤15，确定脉冲宽度w：
[0016][0017]
其中fs为信号采样率。
[0018]
可选的，以分离前信号的交叠点作为切分点，将脉冲分段，包括：
[0019]
根据信号分离算法提供的先验信息获取脉冲交叠点，根据交叠点包络的畸变情况，将交叠点附近的采样点置零，并以交叠点为切分点将脉冲分为若干段子信号；
[0020]
其中，置零采样点选取的规则包括：以交叠点为中心向两边遍历置零，若采样点处包络值与包络平均值的差值在
±
30％以内则停止遍历置零；若单侧置零点小于10个，则必须至少将单侧的10个点置零。
[0021]
可选的，置零采样点选取方法包括：
[0022]
步骤21，计算脉冲上升沿位置k1至脉冲下降沿位置k2采样点的均值x
mean
；
[0023]
步骤22，根据信号分离算法提供的先验信息获取脉冲交叠点信息，令交叠点的数量为m，交叠点具体位置记为pi,i＝1,2,
…
,；
[0024]
步骤23，向的左侧遍历，寻找第一个满足以下条件之一的点ki：
[0025]
a)且
[0026]
其中，表示信号包络序列x(n)中，第p
i-ki个点的值；表示信号包络序列x(n)中，第p
i-ki+1个点的值；
[0027]
b)且
[0028]
步骤24，向的右侧遍历，寻找第一个满足以下条件之一的点li：
[0029]
a)且
[0030]
其中，表示信号包络序列x(n)中，第pi+li个点的值；表示信号包络序列x(n)中，第pi+l
i-1个点的值；
[0031]
b)且
[0032]
步骤25，若ki《10，则令ki＝10，若li《10，则令li＝10；
[0033]
步骤26，将的值置为0；
[0034]
步骤27，以交叠点pi为切分点，将整个序列的包络x(n)及原始波形s(n)切分为m+1个子脉冲。
[0035]
可选的，利用短时测频算法对各子脉冲进行频率估计，包括：
[0036]
步骤31，采用高斯窗进行加窗处理；
[0037]
高斯窗的长度等于信号长度：
[0038]
令采样率为fs，信号脉宽为wi，信号的长度为n，三者满足：
[0039]
n＝fs
×
wi[0040]
步骤32，确定高斯窗函数：
[0041]
高斯窗函数w(n)的模型如下：
[0042][0043]
其中β为正实数；
[0044]
步骤33，对原始信号加高斯窗：
[0045]ri
(n)＝si(n)w(n)；
[0046]
其中，ri(n)为加窗后的信号，si(n)为加窗前的信号；
[0047]
步骤34，对加窗后的信号进行fft处理：
[0048][0049]
其中，xi(n)为经过fft处理后的信号；
[0050]
步骤35，确定信号的幅度特性：
[0051]bi
(n)＝|xi(n)|
[0052]
步骤36，去除幅频特性的直流分量：
[0053]bi
(0)＝0
[0054]
步骤37，对信号进行粗测频，根据信号频域幅度响应求得信号的平均频率
[0055][0056]
步骤38，确定精测频的积分范围；精测频的积分范围选择为：0至步骤38，确定精测频的积分范围；精测频的积分范围选择为：0至为的整数部分；
[0057]
步骤39，对信号进行精测频，求得信号的精确频率f
ri
；
[0058][0059]
可选的，对各子脉冲频率估计结果进行融合，确定脉冲频率，包括：
[0060]
n个子脉冲的频率估计结果分别为f
r1
,f
r2
,
…
,f
rn
，子脉冲宽度分别为w1,w2,
…
,wn，其中每一个子脉冲宽度均包含步骤二中置零的点，脉冲频率f通过以下方法确定：
[0061][0062]
本技术首先通过对脉冲包络进行分析，准确求取脉冲前后沿，然后通过对脉冲包络畸变区域的判决，过滤和处理，利用处理后的脉冲信号数据进行脉冲参数估计，能够提升经过信号分解与稀疏重构的脉冲信号的参数估计的精度，降低计算误差。
附图说明
[0063]
图1为本技术实施例提供的经过分解重构的脉冲信号的参数估计方法的流程图。
具体实施方式
[0064]
为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
[0065]
下面结合图1对本技术实施例进行介绍。
[0066]
本技术提供提供一种经过分解重构的脉冲信号的参数估计方法，包括：
[0067]
步骤一，确定脉冲宽度。
[0068]
具体的，步骤11，计算脉冲包络序列x(n)前20个采样点的平均值，记为
[0069]
步骤12，找到脉冲包络序列x(n)中的最大值x
max
，利用直方图进行统计，确定步进为和二者当中的较大值；
[0070]
步骤13，抛弃直方图中所处的列，统计直方图中最高列所包含的所有点的均值，记为
[0071]
步骤14，从x(n)起点开始，找到大于等于的第一个点，位置记为k1，对应为脉冲上升沿位置；从x(n)终点开始，找到大于等于的第一个点，位置记为k2，对应为脉冲下降沿位置；
[0072]
步骤15，确定脉冲宽度w：
[0073][0074]
其中fs为信号采样率。
[0075]
步骤二，以分离前信号的交叠点作为切分点，将脉冲分段。
[0076]
具体的，根据信号分离算法提供的先验信息获取脉冲交叠点，根据交叠点包络的畸变情况，将交叠点附近的采样点置零，并以交叠点为切分点将脉冲分为若干段子信号；
[0077]
其中，置零采样点选取的规则包括：以交叠点为中心向两边遍历置零，若采样点处包络值与包络平均值的差值在
±
30％以内则停止遍历置零；若单侧置零点小于10个，则必须至少将单侧的10个点置零。
[0078]
置零采样点选取方法包括：
[0079]
步骤21，计算脉冲上升沿位置k1至脉冲下降沿位置k2采样点的均值x
mean
；
[0080]
步骤22，根据信号分离算法提供的先验信息获取脉冲交叠点信息，令交叠点的数量为m，交叠点具体位置记为pi,i＝1,2,
…
,m；
[0081]
步骤23，向的左侧遍历，寻找第一个满足以下条件之一的点ki：
[0082]
a)且
[0083]
其中，表示信号包络序列x(n)中，第p
i-ki个点的值；表示信号包络序列x(n)中，第p
i-ki+1个点的值；
[0084]
b)且
[0085]
步骤24，向的右侧遍历，寻找第一个满足以下条件之一的点li：
[0086]
a)且
[0087]
其中，表示信号包络序列x(n)中，第pi+li个点的值；表示信号包络序列x(n)中，第pi+l
i-1个点的值；
[0088]
b)且
[0089]
步骤25，若ki《10，则令ki＝10，若li《10，则令li＝10；
[0090]
步骤26，将的值置为0；
[0091]
步骤27，以交叠点pi为切分点，将整个序列的包络x(n)及原始波形s(n)切分为m+1
个子脉冲。
[0092]
步骤三，利用短时测频算法对各子脉冲进行频率估计。
[0093]
具体的，步骤31，采用高斯窗进行加窗处理；
[0094]
高斯窗的长度等于信号长度：
[0095]
令采样率为fs，信号脉宽为wi，信号的长度为n，三者满足：
[0096]
n＝fs
×
wi[0097]
步骤32，确定高斯窗函数：
[0098]
高斯窗函数w(n)的模型如下：
[0099][0100]
其中β为正实数；
[0101]
步骤33，对原始信号加高斯窗：
[0102]ri
(n)＝si(n)w(n)；
[0103]
其中，ri(n)为加窗后的信号，si(n)为加窗前的信号；
[0104]
步骤34，对加窗后的信号进行fft处理：
[0105][0106]
其中，xi(n)为经过fft处理后的信号；
[0107]
步骤35，确定信号的幅度特性：
[0108]bi
(n)＝|xi(n)|步骤36，去除幅频特性的直流分量：
[0109]bi
(0)＝0
[0110]
步骤37，对信号进行粗测频，根据信号频域幅度响应求得信号的平均频率
[0111][0112]
步骤38，确定精测频的积分范围；精测频的积分范围选择为：0至步骤38，确定精测频的积分范围；精测频的积分范围选择为：0至为的整数部分；
[0113]
步骤39，对信号进行精测频，求得信号的精确频率f
ri
；
[0114][0115]
步骤四，对各子脉冲频率估计结果进行融合，确定脉冲频率。
[0116]
具体的，n个子脉冲的频率估计结果分别为f
r1
,f
r2
,
…
,f
rn
，子脉冲宽度分别为w1,w2,
…
,wn，其中每一个子脉冲宽度均包含步骤二中置零的点，脉冲频率f通过以下方法确定：
[0117][0118]
本技术首先通过对脉冲包络进行分析，准确求取脉冲前后沿，然后通过对脉冲包络畸变区域的判决，过滤和处理，利用处理后的脉冲信号数据进行脉冲参数估计，能够提升经过信号分解与稀疏重构的脉冲信号的参数估计的精度，降低计算误差。
[0119]
以上所述的本技术实施方式并不构成对本技术保护范围的限定。

技术特征：
1.一种经过分解重构的脉冲信号的参数估计方法，其特征在于，所述方法包括：步骤一，确定脉冲宽度；步骤二，以分离前信号的交叠点作为切分点，将脉冲分段；步骤三，利用短时测频算法对各子脉冲进行频率估计；步骤四，对各子脉冲频率估计结果进行融合，确定脉冲频率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定脉冲宽度，包括：步骤11，计算脉冲包络序列x(n)前20个采样点的平均值，记为步骤12，找到脉冲包络序列x(n)中的最大值x
max
，利用直方图进行统计，确定步进为和二者当中的较大值；步骤13，抛弃直方图中所处的列，统计直方图中最高列所包含的所有点的均值，记为步骤14，从x(n)起点开始，找到大于等于的第一个点，位置记为k1，对应为脉冲上升沿位置；从x(n)终点开始，找到大于等于的第一个点，位置记为k2，对应为脉冲下降沿位置；步骤15，确定脉冲宽度w：其中fs为信号采样率。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，以分离前信号的交叠点作为切分点，将脉冲分段，包括：根据信号分离算法提供的先验信息获取脉冲交叠点，根据交叠点包络的畸变情况，将交叠点附近的采样点置零，并以交叠点为切分点将脉冲分为若干段子信号；其中，置零采样点选取的规则包括：以交叠点为中心向两边遍历置零，若采样点处包络值与包络平均值的差值在
±
30％以内则停止遍历置零；若单侧置零点小于10个，则必须至少将单侧的10个点置零。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，置零采样点选取方法包括：步骤21，计算脉冲上升沿位置k1至脉冲下降沿位置k2采样点的均值x
mean
；步骤22，根据信号分离算法提供的先验信息获取脉冲交叠点信息，令交叠点的数量为m，交叠点具体位置记为p
i
,i＝1,2,
…
,m；步骤23，向的左侧遍历，寻找第一个满足以下条件之一的点k
i
：a)且其中，表示信号包络序列x(n)中，第p
i-k
i
个点的值；表示信号包络序列x(n)中，第p
i-k
i
+1个点的值；b)且步骤24，向的右侧遍历，寻找第一个满足以下条件之一的点l
i
：
a)且其中，表示信号包络序列x(n)中，第p
i
+l
i
个点的值；表示信号包络序列x(n)中，第p
i
+l
i-1个点的值；b)且步骤25，若k
i
<10，则令k
i
＝10，若l
i
<10，则令l
i
＝10；步骤26，将的值置为0；步骤27，以交叠点p
i
为切分点，将整个序列的包络x(n)及原始波形s(n)切分为m+1个子脉冲。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用短时测频算法对各子脉冲进行频率估计，包括：步骤31，采用高斯窗进行加窗处理；高斯窗的长度等于信号长度：令采样率为fs，信号脉宽为w
i
，信号的长度为n，三者满足：n＝fs
×
w
i
步骤32，确定高斯窗函数：高斯窗函数w(n)的模型如下：其中β为正实数；步骤33，对原始信号加高斯窗：r
i
(n)＝s
i
(n)w(n)；其中，r
i
(n)为加窗后的信号，s
i
(n)为加窗前的信号；步骤34，对加窗后的信号进行fft处理：其中，x
i
(n)为经过fft处理后的信号；步骤35，确定信号的幅度特性：b
i
(n)＝|x
i
(n)|步骤36，去除幅频特性的直流分量：b
i
(0)＝0步骤37，对信号进行粗测频，根据信号频域幅度响应求得信号的平均频率步骤37，对信号进行粗测频，根据信号频域幅度响应求得信号的平均频率步骤38，确定精测频的积分范围；精测频的积分范围选择为：0至步骤38，确定精测频的积分范围；精测频的积分范围选择为：0至为的整数部分；步骤39，对信号进行精测频，求得信号的精确频率f
ri
；
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对各子脉冲频率估计结果进行融合，确定脉冲频率，包括：n个子脉冲的频率估计结果分别为f
r1
,f
r2
,
…
,f
rn
，子脉冲宽度分别为w1,w2,
…
,w
n
，其中每一个子脉冲宽度均包含步骤二中置零的点，脉冲频率f通过以下方法确定：

技术总结
本申请提供一种经过分解重构的脉冲信号的参数估计方法，包括：确定脉冲宽度；以分离前信号的交叠点作为切分点，将脉冲分段；利用短时测频算法对各子脉冲进行频率估计；对各子脉冲频率估计结果进行融合，确定脉冲频率。本申请能够提升经过信号分解与稀疏重构的脉冲信号的参数估计的精度，降低计算误差。降低计算误差。降低计算误差。


技术研发人员：高墨昀 柴恒 姚群 彭新家
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七二三研究所
技术研发日：2022.11.25
技术公布日：2023/7/11