一种雷达设备线性调频信号瞬时频率曲线拟合方法技术

本发明专利技术提供一种雷达设备线性调频信号瞬时频率曲线拟合方法，包括如下步骤：在一个脉冲宽度τ的时间范围内对线性调频信号的离散数据进行缓存，形成缓存数据x(n)；对所述缓存数据x(n)进行快速傅里叶变换处理，将所述缓存数据x(n)从时域变换到频域，然后估计出初始相位对所述缓存数据x(n)进行离散希尔伯特变换，提取出相位信息再计算瞬时频率数据f(n)，然后对所述瞬时频率数据f(n)进行多项式曲线拟合。本发明专利技术解决了现有的拟合方法拟合精度不高的问题，目前，本发明专利技术已成功应用在雷达设备中，且雷达设备所拟合到的瞬时频率曲线精度满足系统测试要求。线精度满足系统测试要求。线精度满足系统测试要求。

【技术实现步骤摘要】
一种雷达设备线性调频信号瞬时频率曲线拟合方法


[0001]本专利技术属于雷达
，特别涉及一种雷达设备线性调频(LFM)信号瞬时频率曲线拟合方法。

技术介绍

[0002]雷达设备工作时，需要对输入的线性调频LFM信号的瞬时频率曲线进行拟合。传统的LFM信号瞬时频率曲线拟合方法使用数字示波器对LFM信号进行采集、量化，提取出频率信息，然后，采用逐点方式对频率值进行曲线拟合。该方法虽然实现起来简单，但由于点与点之间采用直线的方式进行连接，所得到的拟合曲线精度不高。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提供一种雷达设备LFM信号瞬时频率曲线拟合方法。
[0004]本专利技术提供的雷达设备线性调频信号瞬时频率曲线拟合方法，包括如下步骤：
[0005]A、在一个脉冲宽度τ的时间范围内对线性调频信号的离散数据进行缓存，形成缓存数据χ(n)；
[0006]B、对所述缓存数据χ(n)进行快速傅里叶变换处理，将所述缓存数据χ(n)从时域变换到频域，然后估计出初始相位
[0007]C、对所述缓存数据χ(n)进行离散希尔伯特变换，提取出相位信息再计算瞬时频率数据f(n)，然后对所述瞬时频率数据f(n)进行多项式曲线拟合。
[0008]进一步，
[0009]进行所述缓存时，数据速率为f
s
，
[0010]其中，
[0011]n为时域点索引值，n＝1，2，
…
，N，N为所述缓存数据χ(n)的长度，N＝fr/>s
×
τ；
[0012]所述线性调频信号的调频带宽为B，调频斜率μ＝B/τ。
[0013]进一步，
[0014]设所述快速傅里叶变换处理的处理结果为X(k)，k为频域数据点索引值，k＝1，2，
…
，N，
[0015]在所述步骤B中，检测所述处理结果X(k)中的最大值，从而确定所述最大值所对应的频域数据点索引值k0，根据公式：确定k0点所对应的频率f0，再根据所述频率f0估计出所述初始相位
[0016]进一步，
[0017]所述初始相位满足：
[0018][0019][0020][0021]其中，angle{
·
}表示取复数的角度运算，j表示
[0022]进一步，
[0023]经过所述离散希尔伯特变换，得到离散希尔伯特变换结果χ
h
(n)，即χ
h
(n)＝hilbert[χ(n)]，χ
h
(n)为复数，hilbert[
·
]表示离散希尔伯特变换，所述相位信息满足：
[0024][0025]其中，
[0026]imag{
·
}表示复数取虚部运算；
[0027]real{
·
}表示复数取实部运算。
[0028]进一步，
[0029]所述瞬时频率数据f(n)满足：
[0030][0031]其中，为缓存数据χ(n
‑
1)的相位信息。
[0032]进一步，
[0033]所述瞬时频率数据f(n)需要从n＝2开始计算，初始值
[0034][0035]进一步，
[0036]设置多项式曲线拟合阶数为α，对所述瞬时频率数据f(n)进行多项式曲线拟合，得到多项式拟合曲线g(t)，其中，t为时间参数。
[0037]进一步，
[0038]所述多项式曲线拟合阶数α取12。
[0039]进一步，
[0040]所述步骤A由数据缓存模块实现；
[0041]所述步骤B由初始相位估计模块实现；
[0042]所述步骤C由瞬时频率曲线拟合模块实现，
[0043]所述数据缓存模块、初始相位估计模块和瞬时频率曲线拟合模块用于搭建瞬时频率曲线拟合系统。
[0044]本专利技术解决了传统LFM信号瞬时频率曲线拟合方法拟合精度不高的问题，研究人员经过各种试验测试，均认为本专利技术有效、可行，能够对雷达设备输入的LFM信号的瞬时频率曲线进行精确拟合。目前，本专利技术已成功应用在雷达设备中，并且在各项试验中，雷达设备所拟合到的瞬时频率曲线精度满足系统测试要求。
[0045]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变
得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0046]图1示出了根据本专利技术实施例的雷达设备LFM信号瞬时频率曲线拟合方法流程图。
具体实施方式
[0047]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0048]图1示出了本专利技术提供的雷达设备LFM信号瞬时频率曲线拟合方法流程图。参见图1，本专利技术提供的雷达设备LFM信号瞬时频率曲线拟合方法，包括如下步骤：
[0049]第一步、搭建瞬时频率曲线拟合系统。
[0050]瞬时频率曲线拟合系统，包括：数据缓存模块、初始相位估计模块和瞬时频率曲线拟合模块。其中，所述数据缓存模块的功能为：对LFM信号的离散数据进行缓存、形成缓存数据；初始相位估计模块的功能为：估计出初始相位；瞬时频率曲线拟合模块的功能为：对瞬时频率数据进行多项式曲线拟合。
[0051]第二步、数据缓存模块对LFM信号的离散数据进行缓存。
[0052]数据缓存模块在一个脉冲宽度τ的时间范围内对LFM信号的离散数据进行缓存，形成缓存数据χ(n)，数据速率为f
s
，其中，n为时域点索引值，n＝1，2，
…
，N，N为缓存数据χ(n)的长度，N＝f
s
×
τ；LFM信号的调频带宽为B，调频斜率μ＝B/τ。
[0053]第三步、初始相位估计模块估计出初始相位。
[0054]初始相位估计模块对缓存数据χ(n)进行快速傅里叶变换(FFT)处理，将缓存数据χ(n)从时域变换到频域，得到FFT处理结果X(k)，其中，k为频域数据点索引值，k＝1，2，
…
，N；
[0055]检测FFT处理结果X(k)中的最大值，从而确定最大值所对应的频域数据点索引值k0，根据公式：确定k0点所对应的频率f0；
[0056]估计出初始相位
[0057][0058][0059][0060]其中，angle{
·
}表示取复数的角度运算，j表示
[0061]第四步、瞬时频率曲线拟合模块对瞬时频率数据进行多项式曲线拟合。
[0062]瞬时频率曲线拟合模块对缓存数据χ(n)进行离散希尔伯特变换：χ
h
(n)＝hilbe本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雷达设备线性调频信号瞬时频率曲线拟合方法，其特征在于，包括如下步骤：A、在一个脉冲宽度τ的时间范围内对线性调频信号的离散数据进行缓存，形成缓存数据χ(n)；B、对所述缓存数据χ(n)进行快速傅里叶变换处理，将所述缓存数据χ(n)从时域变换到频域，然后估计出初始相位C、对所述缓存数据χ(n)进行离散希尔伯特变换，提取出相位信息再计算瞬时频率数据f(n)，然后对所述瞬时频率数据f(n)进行多项式曲线拟合。2.根据权利要求1所述的雷达设备线性调频信号瞬时频率曲线拟合方法，其特征在于，进行所述缓存时，数据速率为f
s
，其中，n为时域点索引值，n＝1，2，
…
，N，N为所述缓存数据χ(n)的长度，N＝f
s
×
τ；所述线性调频信号的调频带宽为B，调频斜率μ＝B/v。3.根据权利要求2所述的雷达设备线性调频信号瞬时频率曲线拟合方法，其特征在于，设所述快速傅里叶变换处理的处理结果为X(k)，k为频域数据点索引值，k＝1，2，
…
，N，在所述步骤B中，检测所述处理结果X(k)中的最大值，从而确定所述最大值所对应的频域数据点索引值k0，根据公式：确定k0点所对应的频率f0，再根据所述频率f0估计出所述初始相位4.根据权利要求3所述的雷达设备线性调频信号瞬时频率曲线拟合方法，其特征在于，所述初始相位满足：满足：满足：其中，angle{
·
}表示取复数的角度运算，j表示5.根据权利要求4所述的雷达设备线性调频信号瞬时频率曲线拟合方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：段云鹏，李泽鲲，左英豪，孙嘉琪，
申请(专利权)人：北京遥感设备研究所，
类型：发明
国别省市：