1.一种基于相位直线拟合的正弦波相参脉冲串信号频率估计方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,对输入复解析数字信号的多个脉冲分别作FFT运算,并以最强谱线所对应的频率值作为各个脉冲频率的初估计值,将各脉冲频率初估计值的平均值记作fe;
步骤2,利用各脉冲频率初估计值的平均值fe,对输入复解析数字信号进行下变频处理;
步骤3,从下变频处理后的复解析数字信号中,提取各个脉冲的相位角信息;
步骤4,对所得相位角数据进行预处理,调整初相角,具体如下:
1)首先判断所提取的各脉冲相位数据序列,脉内发生相位折叠现象的百分比是否超出阈值:若超过75%脉冲的脉内相位数据均发生了相位折叠现象,则调整信号初相角,并重新提取各脉冲的相位数据序列,具体调整方法:令下变频后的采样信号序列然后,再提取各脉冲的相位数据序列;若脉内相位数据
发生相位折叠现象的脉冲数小于75%,则对发生了相位折叠现象的脉内相位数据进行解相位折叠运算;
2)剔除各脉冲脉内相位估计值不符合要求的相位数据,具体方法是:先计算ψi(n)=θi(n+1)‑θi(n),n=0,1,2,…,Q‑1,i=1,2,3,…,P,P表示脉冲个数,θi(n)为序列 中各个脉冲信号的相位角信息;再求ψ(n)的均值和标准差,当ψ(n)与其均值之差大于其标准差的3倍时,用ψ(n‑1)或ψ(n+1)代替ψ(n);
步骤5,提取各脉冲的相位均值及中心时刻;
步骤6,对各脉冲的相位均值进行直线拟合运算,再根据直线拟合的结果计算频率估计误差Δfe;
步骤7,将Δfe与设定阈值比较:当Δfe小于设定阈值时,直接输出fe作为频率的最终估计值,否则进入步骤8;
步骤8,将频率估计值fe调整为fe=fe+Δfe,用Δfe对已下变频并经初相调整后的输入复解析数字信号再次进行下变频处理,然后转到步骤3。
2.根据权利要求1所述的基于相位直线拟合的正弦波相参脉冲串信号频率估计方法,其特征在于,步骤1所述对输入复解析数字信号的多个脉冲分别作FFT运算,并以最强谱线所对应的频率值作为各个脉冲频率的初估计值,将各脉冲频率初估计值的平均值记作fe,具体如下:记 为待处理的含噪复解析正弦波相参脉冲串信号,
其中0≤t≤T;w(t)是均值为零的观测白噪声;f0、θ、T、Ti、τi及P分别为信号频率、初相、持续时间、第i个脉冲的中心时刻、第i个脉冲的持续时间及脉冲个数;i=1,2,3,…,P;
是持续时间为τi、时间中心为Ti的矩形脉冲;f0为待估计量;同时,记信号s0(t)的采样频率、采样点数分别为fs、N,采样后所得信号序列为s0(n),n=1,2,3,…,N‑1;
对第i个脉冲信号进行M点FFT运算,M大于第i个脉冲信号的采样点数,最强谱线所对应的频率值 作为各个脉冲频率的初估计值,求出全部 后,将各脉冲频率初估计值的平均值记作fe,则
3.根据权利要求2所述的基于相位直线拟合的正弦波相参脉冲串信号频率估计方法,其特征在于,步骤2所述利用各脉冲频率初估计值的平均值fe,对输入复解析数字信号进行下变频处理,具体如下:利用fe对采样信号序列s0(n)进行下变频处理,在后续的信号处理过程中,均将各脉冲持续时间之外的部分设置为零,即 得下变频后的采样信号序列
4.根据权利要求3所述的基于相位直线拟合的正弦波相参脉冲串信号频率估计方法,其特征在于,步骤3所述从下变频处理后的复解析数字信号中,提取各个脉冲的相位角信息,具体如下:计算数据序列 中各个脉冲信号的相位角信息θi(n),n=0,1,2,…,Qi‑1,i=1,2,3,…,P;其中Qi为第i个脉冲的采样点数;记第i个脉冲的采样数据序列为则 ‑π≤θi(n)≤π,n=0,1,2,…,Qi‑1。
5.根据权利要求4所述的基于相位直线拟合的正弦波相参脉冲串信号频率估计方法,其特征在于,步骤5所述提取各脉冲的相位均值及中心时刻,具体如下;
计算经相位预处理后的各脉冲的中心时刻tci及各脉冲相位数据序列的均值Θi,得新的相位数据序列Θi(tci),i=1,2,…,P。
6.根据权利要求5所述的基于相位直线拟合的正弦波相参脉冲串信号频率估计方法,其特征在于,步骤6所述对各脉冲的相位均值进行直线拟合运算,再根据直线拟合的结果计算频率估计误差Δfe,具体如下:对相位数据序列Θi(tci)进行直线拟合运算,i=p,p+1,p+2,…,L‑1,p、L分别为最大没发生相位折叠的相位数据段所对应的起始脉冲和最终脉冲的索引号;
假设所得拟合的直线为Θ(tci)=2πΔfetci+θ0,i=p,p+1,p+2,…,L‑1,则Δfe即为频率估计误差。
7.根据权利要求6所述的基于相位直线拟合的正弦波相参脉冲串信号频率估计方法,其特征在于,步骤8所述用Δfe对已下变频并经初相调整后的输入复解析数字信号再次进行下变频处理,公式如下:其中,n=0,1,2,…,N‑1。