线性调频信号参数快速估计方法的研究

摘要

线性调频（LFM）信号是一种广泛使用在雷达、语音、声纳等领域的信号。所以LFM 信号的参数估计问题，长期以来为人们所重视，作了广泛深入的研究。由于线性调频信号是一种非平稳信号，它的参数估计问题较一般的信号复杂，现有的分析方法多基于时频平面的二维分析，普遍比较复杂，相对于现有的硬件条件来说，很难做到实时处理。所以寻找快速简便且性能优越的处理方法的需要十分迫切。 本文主要对线性调频信号参数快速估计方法进行了一些探索和研究。文章首先介绍了线性调频信号模型，然后概述了基于短时傅立叶变换的参数估计方法。提出了一种基于相关解调、短时傅立叶变换和局部最大似然估计的参数估计方法，文中给出了系统的设计框图和matlab仿真结果，说明这种方法在计算量小的情况下，得到了较高的精度，说明这种方法对超宽带LFM信号参数估计是行之有效的。 为了实现对窄带线性调频信号参数的实时估计，接下来详细讨论了新出现的基于二次型时频分布的参数估计方法。主要对Radon-Wigner变换、Radon-Ambiguity变换进行了分析，在不同的噪声情况下进行了仿真比较，对各种方法的计算量和误差也进行了分析，说明Radon-Ambiguity变换是一种精度高，计算量小的计算方法。 最后本文提出了一种基于分级搜索方法的Radon-Ambiguity、分数阶傅立叶变换的LFM信号参数估计方法。将模糊平面上Radon变换角度积分分成粗估计和精估计两个步骤，使该方法在精度不下降的前提下计算量大大减少。文中通过大量仿真试验，给出了该方法在不同信噪比下的性能分析，对计算量进行了分析。通过这些分析说明，使用分级搜索的方法，大大减少了计算量，为参数的实时估计提供了一种很有潜力的方法。