一种民航飞机散射信号多普勒频率估计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线电信号参数估计技术领域，涉及到多普勒频率估计的方法，特别 涉及到民航飞机散射信号中的多普勒频率估计方法。
【背景技术】
[0002] 地面信源信号经飞机散射到接收机，由于飞机相对地面信源和接收机有相对位置 移动，因此会产生多普勒效应。在散射信号的分段处理过程中，现有方法假设分段长度内 的多普勒频率是不变的，不适用于对多普勒频率具有高精度要求的情况。本发明利用线性 调频信号对短时间内的多普勒频率进行近似，并提出一种改进的分数阶傅里叶变换对其实 现估计。分数阶傅里叶变换对线性调频信号具有最佳的能量聚集特性，被广泛应用于该类 信号的参数估计当中，主要包括模值平方最大法、分数阶相关法、分数阶傅里叶高阶矩方法 等，但以上算法均对数据进行直接处理，未考虑数据截断带来的分辨率降低以及频谱泄漏 等问题。因此，本发明提出一种高斯加权分数阶傅里叶变换，并将之应用于飞机散射信号的 多普勒频率估计当中。
【发明内容】
[0003] 本发明采用线性调频信号对飞机散射信号中的多普勒频率进行近似，针对数据截 断的影响，提出了一种飞机散射信号处理中高精度多普勒频率的估计方法。
[0004] 一种民航飞机散射信号多普勒频率估计方法，主要包括以下步骤：
[0005]A.将采集得到的数据分解成固定长度为T的M段数据；
[0006] B.对每段数据采用高斯加权分数阶傅里叶变换进行多普勒频率估计；
[0007] C.对多普勒频率进行后处理。
[0008] 所述步骤B具体包含以下步骤：
[0009]B1.采用高斯加权函数进行加权，形式为
【主权项】
1. 一种飞机散射信号处理中高精度多普勒频率的估计方法，其特征在于具有如下步 骤： A. 将采集得到的数据分解成固定长度为T的M段数据； B. 对每段数据采用高斯加权分数阶傅里叶变换进行多普勒频率估计；具体步骤如下： B1.采用高斯加权函数进行加权，形式为gW= ，设置参数C选择加权函数形 KiJ 状，设置参数C的范围为2《C《4 ; B2.粗遍历，设置分数阶傅里叶变换参数区间PG[0,2]，遍历步长为0.01 ; B3.粗估计，捜索B2结果的模平方最大值对应分数阶傅里叶域位置（pi，Ui)，设定B4中 精细遍历区间虹，口3]，其中 口2=max(0,P1-0. 1)，a3=min(p1+0. 1，。； B4.精细遍历，由B3中设定的遍历区间，设置遍历步长为0. 001 ; B5.参数估计，捜索B4结果的模平方最大值对应分数阶傅里叶域位置（P4，U4)，根据 下式实现该分段时间内多普勒频率的中屯、频率和多普勒频率变化率的估计(元，知,），m= 1，2,…，M;
C. 对多普勒频率进行后处理；具体步骤如下： C1.依据民航飞机的先验信息设置多普勒频率变化率的阔值化1 ; C2.根据多普勒频率变化率对估计结果进行初步修正；包含W下步骤： C21.捜索得到B5中小于C1阔值的第一个时间位置，开始遍历； C22.如果成=0,则成=成_1，又=点一+成_冲； C23.如果I片，,-知,_J>Th2，则麻=知，一，麻=乂一 +儿_件； C3.对C2中结果依据多普勒频率估计进行再次修正；包含W下步骤： C31.对多普勒频率估计进行一阶差分df" =义+1-义； C32.设定阔值化3,化4,捜索C31中差分结果中大于阔值化3的峰值，如果相邻峰值异 号且峰值间距离小于阔值化4,进行C33中修正，否则保留； C33.设定C32中两峰值位置为ti和tW，则求得多普勒频率均值为w=成; >心一,+2)， 利用/m=/,, x("z-。与知,=mf/r対多普勒频率及其变化率进行修正，其中m=ti+1，… ,t…； C4.根据采样率W及C3中结果得到每个时间点的瞬时多普勒频率。
【专利摘要】本发明属于无线电信号处理技术领域，提供一种飞机散射信号多普勒频率提取方法。其特征是首先将采集信号进行分段处理，其次采用两级高斯加权分数阶傅里叶变换进行多普勒中心频率及多普勒频率变化率的估计；然后根据估计得到的多普勒频率变化率进行初步修正，再根据估计得到的多普勒中心频率进行二次修正；最后根据采样频率等信息实现瞬时多普勒频率的估计。实验证明本发明算法性能良好，在低信噪比情况下能够获得多普勒频率的有效估计。
【IPC分类】G01R23-02
【公开号】CN104849546
【申请号】CN201510224352
【发明人】邱天爽, 王鹏, 栾声扬, 史益新, 马济通
【申请人】大连理工大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月5日