一种跳频信号跳周期和起跳时间估计方法
【专利摘要】本发明公开了一种跳频信号跳周期和起跳时间估计方法，该方法包括以下步骤：第一步：获取数据序列；第二步：参数初始化；第三步：计算第i个短时窗内数据的功率谱；第四步：由功率谱估计该短时窗内数据的峰值频率和峰值均值功率比；第五步：判断是否处理完所有短时窗的数据：如未处理完，返回第三步，否则转入第六步；第六步：估计跳频信号的每一跳的起始时刻；第七步：利用α-TM算法估计跳周期和起跳时刻。该方法同时利用跳频信号的频率特征和能量特征，稳健性好；通过短时傅里叶变换实现，计算量小，工程实用性强，适用于跳频信号参数的快速稳健估计。
【专利说明】一种跳频信号跳周期和起跳时间估计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种跳频信号跳周期和起跳时间估计方法。【背景技术】
[0002]跳频信号具有良好的抗干扰性、低截获概率、抗多径和较强的多址组网能力，已广泛应用于军事和民用通信中，近些年也开始应用于水下某些对通信保密、可靠性要求较高的场合。跳周期和起跳时间是描述跳频信号的两个基本参数。在随机背景噪声和非合作条件下，实现这两个参数的快速、高精度估计是最终达到对跳频系统侦察干扰目的的前提。
[0003]当前对跳频信号的参数估计大多采用时频分析的方法，时频分析的方法通常分为线性和非线性两大类。Wigner-Ville分布(Wigner-Ville Distribution, WVD)是典型的非线性时频分布，具有理论上最高的时频分辨率，然而对于跳频信号这类多分量信号，WVD存在严重的交叉项干扰，使其应用受到限制。为了克服WVD交叉项的干扰，出现了大量的基于WVD改进的跳频信号参数估计算法:如赵俊等人提出了一种采用平滑伪WVD (SmoothedPseudo WVD, SPWVD)的方法来估计跳频信号的参数，该方法能够有效地抑制交叉干扰项，但该方法对噪声敏感，在低信噪比(SignaltoNoiseRatio, SNR)下参数估计性能急剧下降,且计算量十分巨大(赵俊，张朝阳，赖利峰，等.一种基于时频分析的跳频信号参数盲估计方法.电路与系统学报，2003，8(3):46-50.);冯涛和袁超伟将SPWVD与小波变换相结合，这一方法只是对跳频信号跳周期的估计方法进行了改进，与赵俊等人的方法无本质区别(冯涛，袁超伟?基于时频脊线的跳频参数盲估计?电子学报，2011，39(12):2921-2925.);郭艺等人提出了基于SPW时频分析来估计跳频信号参数的方法，SPff与SPWVD相比在计算量上占一定的优势，但在低SNR下，估计精度大大下降(郭艺，张尔扬，沈荣骏.跳频信号时-频域分析与参数盲估计方法.信号处理，2007`，23(2):210-213.);Chen提出了基于重排SPWVD的参数估计方法，该方法提高了时频分布的聚焦性，但计算量大大增加(Chen T C.Joint signalparameter estimation of frequency-hopping communications.Communications, IETj2012,6(4):381-389.)。上述基于WVD改进的方法，仅利用了时频脊线峰值频率或峰值频率能量特征中的一个，受噪声影响大，为了提高参数估计精度，需要增加大量的计算量，不适用于要求快速实现有跳频信号快速、高精度参数估计的场合。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种跳频信号跳周期和起跳时间估计方法，计算量小，实现简单，工程实用性强，适用于跳频信号参数的快速稳健估计。
[0005]为实现上述目的，本发明采取如下技术方案:
[0006]一种跳频信号跳周期和起跳时间估计方法，包括如下步骤:
[0007](I)获取待处理数据序列x(n)，n = 0，I,…，N_l，其中N为检测到的跳频信号所对应的采样点个数；
[0008](2)参数初始化:设置短时傅里叶变换采用的短时窗长M、短时窗移动步进L，以及α-ΤΜ算法的α值；计算出总的短时窗个数/ = intL(A/-/_0/L」，[」表示向下取整运算，并初始化短时窗序号i = I ;
[0009](3)计算第i个短时窗内的数据的功率谱Yi (I2):
[0010]设第i 个短时窗内的数据序列为 Xi (HI)=X(Iii), m = 0，1，…M-Lni = (i_l)L, (i_l)L+1，...，(1-1)1^+1-1，用公式(1)对\(111)做离散傅里叶变换:
【权利要求】
1.一种跳频信号跳周期和起跳时间估计方法，其特征在于包括如下步骤: (1)获取待处理数据序列X(n)，n= O, I,…，N-1，其中N为检测到的跳频信号所对应的采样点个数； (2)参数初始化:设置短时傅里叶变换采用的短时窗长M、短时窗移动步进L，以及α-ΤΜ算法的α值；计算出总的短时窗个数/ = int^V-L)/L」，[」表示向下取整运算，并初始化短时窗序号i = I ; (3)计算第i个短时窗内的数据的功率谱Yi(I2): 设第i个短时窗内的数据序列为Xi (m) =x Oii)，m = O, I,…M_l, Iii = (1-l)L, (i_l)L+1，...，(1-1)1^+1-1，用公式(1)对\(111)做离散傅里叶变换:
2.根据权利要求1所述的一种跳频信号跳周期和起跳时间估计方法，其特征在于:所述步骤(2)中短时窗长M取值为2的整数次幂，且满足M<<N，L取值为[M/4j, 0<a<0.5 ?
3.根据权利要求2所述的一种跳频信号跳周期和起跳时间估计方法，其特征在于:a =0.25。
4.根据权利要求1所述的一种跳频信号跳周期和起跳时间估计方法，其特征在于:所述步骤(3)中Xi(m)的离散傅里叶变换是通过快速傅里叶变换实现。
5.根据权利要求1所述的一种跳频信号跳周期和起跳时间估计方法，其特征在于:所述步骤(7)中对序列= 1，2…，[-1j进行排序，采取由大到小的排序方式，或者由小到大的排序方式。
【文档编号】H04B1/715GK103746722SQ201410001313
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】方世良, 姚帅, 王晓燕, 王莉 申请人:东南大学