Wigner-Ville分布在调频信号处理中应用

论文摘要

在现代信号处理中,调频信号是最具代表性的非平稳信号,按照信号形式可以分为线性调频（LFM）信号和非线性调频（NLFM）信号。其中LFM信号广泛应用于雷达、声纳、语音、生物信号处理中。时-频分析是处理这些非平稳信号的有力工具,本文主要围绕Wigner-Ville分布在调频信号处理中的应用展开研究。分别利用WVD和Radon-WVD方法对单分量LFM信号进行参数估计。针对WVD峰值检测方法在低信噪比情况下频率估计精度低的缺点,利用局部信号估计参数,外推频率校正改进WVD峰值估计方法,通过仿真实验验证本文改进算法在-6dB的信噪比情况下仍有着较高的估计精度,比原算法有了很大的提高。通过实验对比,Radon-WVD方法在-15dB的信噪比下仍有很高的估计精度,比WVD方法的信噪比门限更低。对于多分量LFM信号,利用Radon-WVD结合谱估计中的“CLEAN”思想,逐次检测并估计各个分量的参数。理论分析和仿真实验表明,结合“CLEAN”思想的Radon-WVD算法具有分离信号和抑制噪声的能力,而且抗干扰性强。给出了非线性调频信号参数估计的外推频率校正算法,和利用延时自相关对高阶调频信号降阶,进行参数估计的算法。仿真实验结果证明,本文算法可以有效的提高非线性调频信号的估计精度。针对雷达回波信号在低频段瞬时频率估计精度低的缺点,研究频率分辨率的基础上,将多速率处理的方法与WVD方法相结合,提出了一种频段划分方案,通过分段重采样以提高回波信号的频率估计精度。仿真实验以及实测数据验证,本文算法可以有效地提高低频段的瞬时频率估计精度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 本文研究内容及结构安排
• 第二章 基于WVD的非平稳信号时频分析
• 2.1 非平稳信号的时频分析
• 2.1.1 非平稳信号的严格定义
• 2.1.2 信号的时间-频率描述
• 2.2 Wigner-Ville 分布的定义及性质
• 2.2.1 Wigner-Ville 分布的定义
• 2.2.2 Wigner-Ville 分布的性质
• 2.2.3 Wigner-Ville 分布的缺点
• 2.2.4 离散伪Wigner-Ville 分布的实现
• 2.3 Radon-WVD 变换定义及其实现
• 2.3.1 Radon 变换与Radon-WVD 变换的定义
• 2.3.2 Radon-WVD 变换的性质
• 2.3.3 Radon-WVD 变换的实现
• 2.5 本章小结
• 第三章 调频信号参数估计及实验仿真
• 3.1 调频信号模型及其瞬时频率估计
• 3.1.1 调频信号的多项式相位模型
• 3.1.2 瞬时频率估计方法
• 3.2 单分量LFM 瞬时频率估计
• 3.2.1 WVD 峰值估计算法及仿真试验结果分析
• 3.2.2 基于频率校正的WVD 峰值检测法及仿真实验结果分析
• 3.2.3 基于Radon-WVD 的LFM 信号参数估计及仿真实验结果分析
• 3.3 多分量LFM 信号参数估计
• 3.3.1 基于CLEAN-RWT 的多分量LFM 信号参数估计
• 3.3.2 LFM 参数估计的性能分析
• 3.4 NLFM 信号参数估计
• 3.5 本章小结
• 第四章 多速率改进雷达回波信号瞬时频率估计
• 4.1 雷达回波信号的频率分辨率问题
• 4.2 多采样率数字信号处理基本理论
• 4.3 多速率改进方法的仿真实验及实测数据结果分析
• 4.3.1 多速率处理改进WVD 瞬时频率估计方案
• 4.3.2 仿真实验及实测数据分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 致谢
• 参考文献