一种改进的短时数据高精度测频算法
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ｚ ｏ ａ ｈ ｕ Ｑｕ ｎ，Ｃｈ ｎ Ｙｏ ｇ ｏ ｅ ｎ ｙ ｕ，Ｈｏ ｎ ｙ ， ｎ Ｌｉｎ ｕＱｉ ｇ ｕ Ｒｅ ａ ｇ
（ ． ５ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｓｉｕ ｅｏ Ｎｏ ８ １ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｔ ｆ １ ｔ ＣＡＳ Ｃ， ｎｉｇ ２ ０ ０ Ｊａ ｇ ｕ Ｃｈ ｎ ） Ｉ Ｎａ ｊｎ １ ０ ７，ｉｎ ｓ ， ｉａ
设 Ｘ 做 Ｌ 点 Ｆ Ｔ 后 的谱 峰 下 标 为 ｋ 令 ＝ Ｆ
（ 。 ） ｆＬ， 中 为， 志＋ ｆ 其 。与谱 峰频率 之 间的单 位偏 差， 采样 率 ＝１ 。则第 ｍ 段信号 的谱 峰位 精 度 。文献［ ］ 中频采样 信号 分组进 行 Ｆ Ｔ运 １将 Ｆ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ： ｒ ｑ ｎ ｙ ｍ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ； ｓ ｇｍ ｅ ｔｃ ｄ ｆｅ ｕｅ ｃ ａ ｕ ｅ ｎｔ ｅ ｎ ｕｍ ｕ ａ ｉｎ；Ｃｒ ｍ ｅ — ｏ ｌ ｔｏ ａ ｒ Ｒａ
Ｏ 引 言
对 雷达 中频采 样信 号 进 行 实 时 、 确 的频 率估 计 准 是 电子 对抗信 号处 理领域 的一个 重要 研究 内容 。常规 的信 号测 频 方 法 有 最 大 似然 算 法 （ Ｅ） ＭＬ 和基 于特 征
算 法可以 实现对采样 率范围 内所有频率 的高精度 估计 ， 其性能接近 Ｃ ａ ｒＲ ｏＣ ） ｒｍｅ－ ａ （ Ｒ 下界 。
关 键 词 ： 频 率 测 量 ； 段 累 积 ； Ｒ 下界 分 Ｃ 中 图 分 类 号 ： ＴＮ９ １ １ ７ ． 文献 标识 码 ： Ａ
Ａｎ ｉ ｐ ｏ ｅ ｈ ｒ ｉ ｒ ｑ ｅ ｃ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｌ ｏ ｉｈ ｍ ｒ ｖ ｄ ｓ ｏ ｔｔｍｅ ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ ｍ ａ ｕ ｅ ｎｔａ ｇ ｒ ｔ ｍ
假设 中频信 号模 型为 ：
ｚ（ ）＝ Ａ ｌｎ０Ｔ ｅ（ ，” ２１ ＋ ２（ 咒） （） １
式 中幅度 Ａ、 载频 － 、 厂 采样 间隔 以及 初相 ９ 是 确定 ｏ 。 的未 知参数 ， ） 实 部 与 虚 部 相 互 独 立 的 、 差 为 （ 是 方
／ ２的 ０均值 加性 高斯 白噪声 。将 Ｎ 点信 号 （ 分 ） 为Ｍ段， 每段 Ｌ点 ， 中第 ｍ 段信 号 为 ： 其
ｔ ｅｒ ｎ ｅ ｏ ａ ｌ ｇ ｆｅ ｕ ｎ ｙ Ｅｖ ｎ ａ ｗ ＮＲ，ｔ ｅ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆ ｈ ｍｐ ｏ ｅ ｌｏ ｉ ｍ ｓｃｏ ｅ ｔ ｈ ａ ｇ ｆｓ ｍｐ ｉ ｒ ｑ ｅ ｃ ． ｅ ｔ ｏ Ｓ ｎ ｌ ｈ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅｏ ｅ ｉ ｒ ｖ ｄ ａｇ ｒｔ ｔ ｈ ｉ ｌ ｓ ｏ ＣＲ．
算， 然后 再 累积每组 信号 的幅度 谱 ， 而有 效提高 了信 从 号 的信 噪 比 ； 将 粗测 频 率 相 位加 权 的方 法精 测 信 用 号频 率 ， 计误 差 接 近 Ｃ 下 界 。但 是 该算 法 在某 些 估 Ｒ 频率 范 围 内无 法实 现对频 率 的准确估 计 。本文分 析 了
５ ６
航天 电子对 抗
第 ２ ８卷第 １期
一
种 改进 的短 时数 据 高精 度测 频 算 法
周 泉 ， 陈永 游 ， 侯庆 禹， 任 亮 （ 中国航 天科 工 集 团 ８ １ ５ １研 究所 ， 苏 南京 ２ ０ ０ ） 江 １ ０ ７
摘要 ： 原 短时数据 高精度 测频算法在某 些频 率范 围内无法 实现 对频 率的准确估计 ， 分析 了 产 生这 一现 象的原 因， 并提 出了一种改进的短 时数 据 高精度测频 算法。在 低信 噪 比条件 下， 改进
产生 这一 缺 陷的原 因并 提 出 了一种 改 进 算法 ， 现 了 实
ｙ （ ） （ ￣ ） ｘｍ ＋ ） 。 志 ＝１ － ∑ （Ｌ ｎｅ 儿 。 ／Ｅ
＂ ＝０
ｌ
对采 样率 范 围内所 有频率 的高精 度估 计 。
：１ － ∑ （ （Ｊ ） Ａ ／Ｅ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｒ ｉ ａ ｈ ｒ ｉ ｒ ｑ ｅ ｃ ａ ｕ ｅ ｎ ｌ ｏ ｉ ｍ ｓ ｎ ｔ ｄ ｑ ａ ｅ ｉ ｏ ｒ ｑ ｅ ｃ ａ — ｓｒ ｃ ： ｅｏ ｉ ｎ ｌｓ ｏ ｔｔ ｇ ｍｅ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔａｇ ｒｔ ｈ ｉ ｏ ｅ ｕ ｔ ｎ ｓ ｍｅｆ ｅ ｕ ｎ ｙ ｒ ｎ ａ
Ｘ ＝ （ （ ｍＬ）， （ ｍＬ ＋ １） … ， （ ， ｍＬ ＋ Ｌ 一 １ （ ）） ２）
分解 的 ＭＵＳＣ算法 。虽 然上述 两种 算 法 的频 率估 计 Ｉ 精度 较 高 ， 但是 运算 量 较 大且 需 要 的信 号 采 样 点数 较 多， 因此 不能对 信 号进行 实时 的频率估 计 。此外 ， 这些 算 法只 有在信 噪 比较高 的条件 下才 能达到 一定 的频率
ｇｓ ｅ ．Ａ ｉ ｉｇ ｔｔ ｉ ｅ ｍ ｅ ｏｎ，ｔ ｅ ｒ ａ ｏｎ ｉ ａ ｙ ｅ ｎ ｍ ｐｒ ｅ ｈ ｔｔｍ ｅ ｆｅ ｅ ｙ ｍ ｅ ｓ ｒ ｍｅｎ ｌ ｍ ｎ ａ ｈ ｓｐｈ ｎｏ ｎ ｈ ｅ ｓ ｓａｎ ｌ ｚ ｄ ａ ｄ ａｎ ｉ ｏｖ ｄ ｓ ｏｒ ｉ ｒ ｑｕ ｎｃ ａ ｕ ｅ ｔａ ｇ ｉｈ ｓ ｐ ｏｐ ｅ Ｔ ｈ ｍ ｐ ｏｖ ｄ ａｌ ｒｔ ｏｒｔ ｍ ｉ ｒ ｏｓ ｄ． ｅ ｉ ｒ ｅ ｇｏ ｉｈｍ ａ ｃ ｅ ｇｈ ｐｅ ｆ ｍ ａ ｃ ａ ｔ ｒ ｗｈｉｈ ｆ ｅ ｃ ｎ ａ ｈｉｖｅ ｈｉ ｒｏｒ ｎ ｅ ｎｏ ｍ ｔｅ ｃ ｒ ｑｕｅ ｙ ｉ ｓ ｉ ｎｃ ｔ ｎ ｉ
（ ． ５ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｓｉｕ ｅｏ Ｎｏ ８ １ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｔ ｆ １ ｔ ＣＡＳ Ｃ， ｎｉｇ ２ ０ ０ Ｊａ ｇ ｕ Ｃｈ ｎ ） Ｉ Ｎａ ｊｎ １ ０ ７，ｉｎ ｓ ， ｉａ
设 Ｘ 做 Ｌ 点 Ｆ Ｔ 后 的谱 峰 下 标 为 ｋ 令 ＝ Ｆ
（ 。 ） ｆＬ， 中 为， 志＋ ｆ 其 。与谱 峰频率 之 间的单 位偏 差， 采样 率 ＝１ 。则第 ｍ 段信号 的谱 峰位 精 度 。文献［ ］ 中频采样 信号 分组进 行 Ｆ Ｔ运 １将 Ｆ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ： ｒ ｑ ｎ ｙ ｍ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ； ｓ ｇｍ ｅ ｔｃ ｄ ｆｅ ｕｅ ｃ ａ ｕ ｅ ｎｔ ｅ ｎ ｕｍ ｕ ａ ｉｎ；Ｃｒ ｍ ｅ — ｏ ｌ ｔｏ ａ ｒ Ｒａ
Ｏ 引 言
对 雷达 中频采 样信 号 进 行 实 时 、 确 的频 率估 计 准 是 电子 对抗信 号处 理领域 的一个 重要 研究 内容 。常规 的信 号测 频 方 法 有 最 大 似然 算 法 （ Ｅ） ＭＬ 和基 于特 征
算 法可以 实现对采样 率范围 内所有频率 的高精度 估计 ， 其性能接近 Ｃ ａ ｒＲ ｏＣ ） ｒｍｅ－ ａ （ Ｒ 下界 。
关 键 词 ： 频 率 测 量 ； 段 累 积 ； Ｒ 下界 分 Ｃ 中 图 分 类 号 ： ＴＮ９ １ １ ７ ． 文献 标识 码 ： Ａ
Ａｎ ｉ ｐ ｏ ｅ ｈ ｒ ｉ ｒ ｑ ｅ ｃ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｌ ｏ ｉｈ ｍ ｒ ｖ ｄ ｓ ｏ ｔｔｍｅ ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ ｍ ａ ｕ ｅ ｎｔａ ｇ ｒ ｔ ｍ
假设 中频信 号模 型为 ：
ｚ（ ）＝ Ａ ｌｎ０Ｔ ｅ（ ，” ２１ ＋ ２（ 咒） （） １
式 中幅度 Ａ、 载频 － 、 厂 采样 间隔 以及 初相 ９ 是 确定 ｏ 。 的未 知参数 ， ） 实 部 与 虚 部 相 互 独 立 的 、 差 为 （ 是 方
／ ２的 ０均值 加性 高斯 白噪声 。将 Ｎ 点信 号 （ 分 ） 为Ｍ段， 每段 Ｌ点 ， 中第 ｍ 段信 号 为 ： 其
ｔ ｅｒ ｎ ｅ ｏ ａ ｌ ｇ ｆｅ ｕ ｎ ｙ Ｅｖ ｎ ａ ｗ ＮＲ，ｔ ｅ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆ ｈ ｍｐ ｏ ｅ ｌｏ ｉ ｍ ｓｃｏ ｅ ｔ ｈ ａ ｇ ｆｓ ｍｐ ｉ ｒ ｑ ｅ ｃ ． ｅ ｔ ｏ Ｓ ｎ ｌ ｈ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅｏ ｅ ｉ ｒ ｖ ｄ ａｇ ｒｔ ｔ ｈ ｉ ｌ ｓ ｏ ＣＲ．
算， 然后 再 累积每组 信号 的幅度 谱 ， 而有 效提高 了信 从 号 的信 噪 比 ； 将 粗测 频 率 相 位加 权 的方 法精 测 信 用 号频 率 ， 计误 差 接 近 Ｃ 下 界 。但 是 该算 法 在某 些 估 Ｒ 频率 范 围 内无 法实 现对频 率 的准确估 计 。本文分 析 了
５ ６
航天 电子对 抗
第 ２ ８卷第 １期
一
种 改进 的短 时数 据 高精 度测 频 算 法
周 泉 ， 陈永 游 ， 侯庆 禹， 任 亮 （ 中国航 天科 工 集 团 ８ １ ５ １研 究所 ， 苏 南京 ２ ０ ０ ） 江 １ ０ ７
摘要 ： 原 短时数据 高精度 测频算法在某 些频 率范 围内无法 实现 对频 率的准确估计 ， 分析 了 产 生这 一现 象的原 因， 并提 出了一种改进的短 时数 据 高精度测频 算法。在 低信 噪 比条件 下， 改进
产生 这一 缺 陷的原 因并 提 出 了一种 改 进 算法 ， 现 了 实
ｙ （ ） （ ￣ ） ｘｍ ＋ ） 。 志 ＝１ － ∑ （Ｌ ｎｅ 儿 。 ／Ｅ
＂ ＝０
ｌ
对采 样率 范 围内所 有频率 的高精 度估 计 。
：１ － ∑ （ （Ｊ ） Ａ ／Ｅ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｒ ｉ ａ ｈ ｒ ｉ ｒ ｑ ｅ ｃ ａ ｕ ｅ ｎ ｌ ｏ ｉ ｍ ｓ ｎ ｔ ｄ ｑ ａ ｅ ｉ ｏ ｒ ｑ ｅ ｃ ａ — ｓｒ ｃ ： ｅｏ ｉ ｎ ｌｓ ｏ ｔｔ ｇ ｍｅ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔａｇ ｒｔ ｈ ｉ ｏ ｅ ｕ ｔ ｎ ｓ ｍｅｆ ｅ ｕ ｎ ｙ ｒ ｎ ａ
Ｘ ＝ （ （ ｍＬ）， （ ｍＬ ＋ １） … ， （ ， ｍＬ ＋ Ｌ 一 １ （ ）） ２）
分解 的 ＭＵＳＣ算法 。虽 然上述 两种 算 法 的频 率估 计 Ｉ 精度 较 高 ， 但是 运算 量 较 大且 需 要 的信 号 采 样 点数 较 多， 因此 不能对 信 号进行 实时 的频率估 计 。此外 ， 这些 算 法只 有在信 噪 比较高 的条件 下才 能达到 一定 的频率
ｇｓ ｅ ．Ａ ｉ ｉｇ ｔｔ ｉ ｅ ｍ ｅ ｏｎ，ｔ ｅ ｒ ａ ｏｎ ｉ ａ ｙ ｅ ｎ ｍ ｐｒ ｅ ｈ ｔｔｍ ｅ ｆｅ ｅ ｙ ｍ ｅ ｓ ｒ ｍｅｎ ｌ ｍ ｎ ａ ｈ ｓｐｈ ｎｏ ｎ ｈ ｅ ｓ ｓａｎ ｌ ｚ ｄ ａ ｄ ａｎ ｉ ｏｖ ｄ ｓ ｏｒ ｉ ｒ ｑｕ ｎｃ ａ ｕ ｅ ｔａ ｇ ｉｈ ｓ ｐ ｏｐ ｅ Ｔ ｈ ｍ ｐ ｏｖ ｄ ａｌ ｒｔ ｏｒｔ ｍ ｉ ｒ ｏｓ ｄ． ｅ ｉ ｒ ｅ ｇｏ ｉｈｍ ａ ｃ ｅ ｇｈ ｐｅ ｆ ｍ ａ ｃ ａ ｔ ｒ ｗｈｉｈ ｆ ｅ ｃ ｎ ａ ｈｉｖｅ ｈｉ ｒｏｒ ｎ ｅ ｎｏ ｍ ｔｅ ｃ ｒ ｑｕｅ ｙ ｉ ｓ ｉ ｎｃ ｔ ｎ ｉ