CN113627398B - 一种基于自适应重构滤波的信号特征检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于自适应重构滤波的信号特征检测方法,本发明在传统基于信号正交变换的基础上,采用滤波器中心频点可变、带宽可变的重构滤波方式得到单边带滤波器。通过卷积的方式对信号进行正交变换,得到同相和正交信号。在对正交变换之后的参考信号与回波信号进行共轭运算、用每一个点的虚部和实部进行相位计算,对相位进行矫正。最后用相邻两个脉冲信号对应的相位差,采用求平均值的方法,得到两个脉冲的平均相位。在用平均相位,获取多普勒。本发明在满足滤波器系数不变化的前提下,可以灵活的变化滤波器带宽,得到需要有用且正交性非常好的复数信号,用于后面的实时处理。
Description
技术领域
本发明属于信号处理领域,具体涉及一种基于自适应重构滤波的信号特征检测方法。
背景技术
信号特征检测在导航通讯、电子对抗、侦查检测等的应用非常广泛。常用的数字信号相位检测方法通常分为两种:频域内进行检测与时域检测。频域检测的方法是对信号做FFT变换,从而在频域单边带里面,提取相位信息,然而频域检测工程难度相对较大,而且资源消耗较多。时域检测的方法是用正交变换的方式进行对信号正交分解,而后在进行相关的信号处理方法,获取信号特征。传统正交分解的方法是希尔伯特变换方法,然而,这种方法对于宽带信号则效果很差。以及数字下变频方法,但是当信号带宽在变化时,这种方法需要重新设计滤波器,这样,滤波器系数会发生变化,在工程实现中,将会浪费资源量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足,提供一种基于自适应重构滤波的信号特征检测方法,可以根据信号带宽范围、调节滤波器带宽,降低资源量。并通过对相位修正,提取多普勒,而后基于多普勒校正相位,来且满足实时性要求。
为了达到上述目的,本发明包括以下步骤:
其中,表示参考信号,表示实际接收信号,K表示斜率,K=B/T,B表示带宽,当B=0则表示点频,T表示脉冲宽度,与同时发送,直接进入进接收机进行处理,则经过发射、遇到障碍物被反射回来,再进入接收机进行处理。
S2的具体方法如下:
S6中的修正方法如下:
当采用相邻脉冲串计算时:
当采用单独脉冲串计算:
其中,为经过校正后最终得到的回波信号与参考信号的相位,为索引集合中脉冲信号的结束位置,为索引集合中脉冲信号的结束位置,为索引集合中上一个脉冲信号的起始位置,为索引集合中上一个脉冲信号的结束位置,为,为相位索引。
与现有技术相比,本发明在传统基于信号正交变换的基础上,采用滤波器中心频点可变、带宽可变的重构滤波方式得到单边带滤波器。通过卷积的方式对信号进行正交变换,得到同相和正交信号。在对正交变换之后的参考信号与回波信号进行共轭运算、用每一个点的虚部和实部进行相位计算,对相位进行矫正。最后用相邻两个脉冲信号对应的相位差,采用求平均值的方法,得到两个脉冲的平均相位。在用平均相位,获取多普勒。本发明在满足滤波器系数不变化的前提下,可以灵活的变化滤波器带宽,得到需要有用且正交性非常好的复数信号,用于后面的实时处理。本发明能够根据滤波器长度以及未进行滤波的信号起始位置与末尾位置,就能确定需要计算相位的信号索引,并且对信号相位进行矫正。本发明采用相邻脉冲信号相位相干的方法,最终实时的得到回波信号的多普勒,并对基于多普勒相位进行进一步校正。
附图说明
图1为本发明的流程图;
图2为信噪比30dB下信号时域波形与频谱图;其中,(a)为时域波形,(b)为频谱;
图3为滤波器幅度谱图;
图4为相位提取结果图;其中,(a)为校正前的相位差结果图,(b)为校正后的相位差结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1,本发明包括以下步骤:
其中,表示参考信号,表示实际接收信号,K表示斜率,K=B/T,B表示带宽,当B=0则表示点频,T表示脉冲宽度,与同时发送,直接进入进接收机进行处理,则经过发射、遇到障碍物被反射回来,再进入接收机进行处理。
步骤二、单边带重构滤波器构建
5a)确定脉冲信号的起始位置
设表示待检测点索引,表示参考点索引,且,M是一个正整数;如果,T是一个正数,则表示脉冲信号的起始位置。基于此法则确定相邻两个脉冲信号的起始位置,并且将上一个脉冲信号的起始位置记为,当前脉冲信号的起始位置记为。
5b)确定脉冲信号的结束位置
7a)相邻脉冲串计算
7b)单独脉冲串计算
其中,为经过校正后最终得到的回波信号与参考信号的相位,为索引集合中脉冲信号的结束位置,为索引集合中脉冲信号的结束位置,为索引集合中上一个脉冲信号的起始位置,为索引集合中上一个脉冲信号的结束位置,为,为相位索引。则表示经过校正后最终得到的回波信号基于参考信号的相位。
实施例:
在Matlab2007下进行仿真。
输入信号:
参考信号:
脉冲宽度10us,脉冲周期40us、带宽200MHz,信号类型为线性调频、中心频点480MHz、采样频率3GHz。
经过发射后的回波信号:
脉冲宽度10us,脉冲周期40us、带宽200MHz,信号类型为线性调频、数字中频480MHz。
信号时域波形与频谱如图2所示:
重构滤波器频谱如图3所示:
多普勒检测结果如表1所示;
表1本发明计算的多普勒结果
在信噪比30dB的情形下,基于7b)检测得到的仿真统计表如表2所示;
表2本发明计算的多普勒结果
最终相位校正的结果入图4所示。
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