基于高精度頻率估計的噪聲調幅干擾抑制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于通信技術領域，更進一步涉及雷達信號抗干擾技術領域中的一種基于 高精度頻率估計的噪聲調幅干擾抑制方法。本發明通過比較頻率偏差值與門限值的大小估 計最佳的頻率偏差，從而得到噪聲調幅干擾中心頻率的高精度估計，利用信號的解調以及 頻域對消，實現了強干擾環境下噪聲調幅干擾的抑制。
【背景技術】
[0002] 噪聲調幅干擾是雷達對抗中一種重要的干擾方式，具有信號產生簡單，帶寬可變， 壓制效果明顯等優點，已成為瞄準式及復合式干擾的重要組成部分。隨著干擾技術的發展， 進入雷達接收機的干擾信號能量可超過雷達回波信號達數十分貝以上，雷達回波信號完全 淹沒于干擾信號中。在強干擾背景下，通過估計干擾的特征參數，采用對消方法抑制干擾， 提高信號處理增益是現代雷達的一個重要抗干擾手段。因此，有效提取干擾信號的特征參 數是實現干擾對消的重要前提。
[0003] 南京郵電大學申請的專利"基于DFT正弦信號的頻率估計方法"（申請 號201410151762. 1，申請日2014. 04. 15,申請公開號CN 103941089 A，申請公開日 2014.07.23)中提出一種基于DFT的正弦信號頻率估計方法。該方法通過分析Candon算 法和2N點DFT算法的性能，在對原始信號進行離散化預處理后，粗估計階段利用Candon算 法估計頻率偏差，然后對修正后的原始信號進行2N點DFT算法精估計，增加了對原始信號 的頻率修正步驟，可實現在相對頻偏為任意值時，頻率估計的均方根誤差均接近克拉美羅 界下限。該方法存在的不足之處是，噪聲調幅干擾中調制噪聲對譜線的幅值影響較大，使 Candon算法和2N點DFT算法的頻率估計精度下降，導致利用該專利不能準確估計噪聲調幅 干擾的中心頻率，無法實現干擾對消。
[0004] 中國人民解放軍后勤工程學院申請的專利"一種正弦信號頻率估計的相位匹配方 法"（申請號201410342480. X，申請日2014. 07. 13,申請公開號CN 104142425 A，申請公開 日2014. 11. 12)中提出了一種基于初相匹配的正弦信號頻率估計方法。該方法首先利用正 弦信號的線性預測性質、自相關計算同頻信號的自相關序列，消除初相位不同對正弦信號 信息融合的影響；然后，對自相關序列進行平域平均處理，提高信號的信噪比；最后，根據 自相關序列的特點生成零初相信號序列，通過二者的相關關系構造誤差函數，使誤差函數 最小獲得頻率估計值。該方法存在的不足之處是，噪聲調幅干擾中調制噪聲的影響存在相 位模糊問題，使得頻率估計誤差較大，導致利用該方法無法實現頻率的高精度估計，不能有 效抑制噪聲調幅干擾。
[0005] 綜上所述，針對噪聲調幅干擾中心頻率的估計問題，已有分析方法僅僅實現了頻 率的粗估計，噪聲調幅干擾的中心頻率估計精度低，嚴重影響信號的解調及頻域對消效果， 無法有效地抑制干擾。
【發明內容】
[0006] 本發明目的在于克服上述已有噪聲調幅干擾中心頻率估計方法的不足，提出一種 基于高精度頻率估計的噪聲調幅干擾抑制方法。本發明充分考慮噪聲調幅干擾中調制噪聲 的影響，估計最佳的頻率偏差，從而獲得高精度的頻率估計并能有效抑制噪聲調幅干擾。
[0007] 實現本發明目的的具體思路是：首先對頻率偏差值作線性加權處理，消除干擾中 的調制噪聲對干擾頻率估計精度的影響；然后比較頻率偏差值與門限值的大小，估計最佳 的頻率偏差，從而得到噪聲調幅干擾的中心頻率，通過解調和頻域對消完成噪聲調幅干擾 的抑制。
[0008] 實現本發明目的的具體步驟如下：
[0009] (1)采集信號：
[0010] 信號采集系統通過連續波雷達的接收機設備，采集連續波雷達天線中任意一段含 有線性調頻回波和噪聲調幅干擾的接收信號，將接收信號作為采集信號；
[0011] ⑵搜索信號頻譜信息：
[0012] (2a)對采集信號做快速傅里葉變換，搜索快速傅里葉變換后頻譜峰值的位置；
[0013] (2b)搜索快速傅里葉變換后與峰值相鄰譜線處的幅值；
[0014] (2c)計算快速傅里葉變換后的量化頻率；
[0015] (3)估計頻率偏差值：
[0016] (3a)采用雙線幅度公式，估計量化頻率與真實頻率間的第一個頻率偏差值α ;
[0017] (3b)采用三譜線頻偏校正公式，估計量化頻率與真實頻率間的第二個頻率偏差值 β ;
[0018] ⑷估計最佳頻率偏差值：
[0019] (4a)比較頻率偏差值α、β與門限值Α、Β的大小，其中，α表示量化頻率與真實 頻率的第一個頻率偏差值，β表示量化頻率與真實頻率間的第二個頻率偏差值，A = 0. 06， B = 0. 16,當I a I > B時，執行步驟（4b)，當|α|<Β且|0|<厶時，執行步驟（4c)，當 α I彡B且A < I β I < B時，執行步驟（4d);
[0020] (4b)判斷|X(k+l) I是否滿足約束條件，若是，則執行步驟（4d)，否則，執行步驟 (4e)，其中，|X(k+l) I表示快速傅里葉變換后峰值位置右側相鄰譜線的幅值；
[0021] (4c)將β值作為最佳頻率偏差值，其中，β表示量化頻率與真實頻率間的第二個 頻率偏差值；
[0022] (4d)按照下式，對頻率偏差值作線性加權處理，得到最佳頻率偏差值：
[0023] γ = ( α + β ) /2
[0024] 其中，γ表示滿足A < I β I < B條件時的最佳頻率偏差值，I · I表示取模操作， α表示量化頻率與真實頻率間的第一個頻率偏差值，β表示量化頻率與真實頻率間的第 二個頻率偏差值；
[0025] (4e)將α值作為最佳頻率偏差值，其中，α表示量化頻率與真實頻率的第一個頻 率偏差值；
[0026] (5)計算噪聲調幅干擾的中心頻率：
[0027] 利用最佳頻率偏差值計算噪聲調幅干擾的中心頻率；
[0028] (6)解調信號：
[0029] 利用指數加權公式，對采集信號進行解調，得到解調后的采集信號；
[0030] (7)頻域對消：
[0031] (7a)對解調后的采集信號做快速傅里葉變換，得到采集信號頻譜；
[0032] (7b)利用頻域對消公式，對消采集信號頻譜中的噪聲調幅干擾頻譜，得到線性調 頻回波頻譜。
[0033] 本發明與現有技術相比具有如下優點：
[0034] 第1，由于本發明對頻率偏差值作線性加權處理，消除干擾中調制噪聲對干擾頻率 估計精度的影響，克服了現有技術中調制噪聲對頻率估計精度造成很大影響的不足，使得 本發明提高了噪聲調幅干擾中心頻率的估計精度。
[0035] 第2,由于本發明采用比較頻率偏差值α、β與門限值A、B的大小，估計最佳頻率 偏差值，利用最佳頻率偏差值計算噪聲調幅干擾的中心頻率，克服了現有技術中噪聲調幅 干擾的中心頻率估計精度低，干擾對消效果失效的問題，使得本發明能夠有效地實現強干 擾背景下噪聲調幅干擾的抑制。
【附圖說明】
[0036] 圖1是本發明的流程圖；
[0037] 圖2是本發明采集信號的幅頻圖；
[0038] 圖3是本發明與現有方法的噪聲調幅干擾中心頻率估計精度比較圖；
[0039] 圖4是本發明中門限值A和B隨最大調制系數的變化比較圖；
[0040] 圖5是本發明采集信號解調及頻域對消后的幅頻圖。
【具體實施方式】
[0041 ] 下面結合附圖對本發明做進一步的描述。
[0042] 參照圖1，對本發明具體實施步驟做進一步的描述。
[0043] 步驟1，采集信號。
[0044] 信號采集系統通過連續波雷達的接收機設備，采集雷達天線中任意一段含有線性 調頻回波和噪聲調幅干擾的接收信號，采集信號模型可表示如下。
[0045] X (n) =A (n) ej2 π 1η+ (U+u (η)) e(j (2 π mn+ η}}
[0046] 其中，χ(η)表示采集信號，η表示采集連續波雷達天線中含有線性調頻回波和噪 聲調幅干擾的采樣時間，Α(η)表示包含目標信息的線性調頻回波的基帶信號，e表示指數 加權操作，j表示虛數單位，1表示包含多普勒頻率的回波信號中頻，U表示載波電壓，u(n) 表示標準的高斯帶限白噪聲，m表示實際噪聲調幅干擾的中心頻率，ri表示實際噪聲調幅 干擾的初始相位。
[0047] 步驟2，搜索信號頻譜信息。
[0048] 對采集信號做快速傅里葉變換，搜索頻譜峰值的位置以及峰值處的幅值，按照以 下公式進行。
[0049] [ IX (k) I，k] = max I (FFT (X (η)))
[0050] 其中，|X(k) I表示快速傅里葉變換后峰值位置的幅值，k表示快速傅里葉變換后 的峰值位置，max( ·)表示取最大值操作，I · I表示取模操作，FFT表示快速傅里葉變換， x(n)表示采集信號，η表示采集連續波雷達天線中含有線性調頻回波和噪聲調幅干擾的采 樣時間。
[0051] 搜索快速傅里葉變換后與峰值相鄰譜線處的幅值，得到|x(k-i) I和|x(k+i) I，其 中，|x(k-i) I表示