CN105548967B - 一种线性调频信号的调频率估计方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种线性调频信号的调频率估计方法及装置，方法包括：预先设定时延集合；确定接收的当前信号；将当前信号，分别与距当前各设定时延所接收的信号进行自相关运算，得到各设定时延相应的自相关函数；分别对各设定时延相应的自相关函数作FFT运算，得到相应的模糊函数；分别确定各设定时延相应的模糊函数中的过门限峰值位置，得到相应的过门限峰值位置集合；对不同设定时延相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置进行线性关系判断，确定不同设定时延中满足线性关系的目标过门限峰值位置，组成目标过门限峰值位置集合；根据目标过门限峰值位置集合估计调频率。本申请可实现较大调频率范围的估计且能提升调频率估计的准确性。

Description

一种线性调频信号的调频率估计方法及装置

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种线性调频信号的调频率估计方法及装置。

背景技术

线性调频信号(LFM，Linear Frequency Modulation，又称chirp信号)是一种常见的非平稳信号，具有大的时宽带宽乘积；线性调频信号在雷达、声纳、通信、干扰器等领域有着广泛的应用；调频率作为线性调频信号的重要特征参数，调频率的估计一直以来是线性调频信号处理领域的研究内容。

目前线性调频信号的调频率估计方式主要为：首先估计连续多个窗口内短时信号的频率特征，然后对所估计的各频率特征进行线性拟合，得到调频率的估计结果。现有调频率估计方式存在的问题为，所估计的调频率范围较小，当调频率较大时，可能一个窗口内线性调频信号已经扫描了整个带宽；现有方法的另一问题是当存在多个线性调频信号时，其调频率估计可能出现误判的情况；因此现有的调频率估计方式的应用存在一定的局限性；

由此，如何提供一种线性调频信号的调频率估计方法，以实现较大调频率范围的估计，并能同时实现多个线性调频率信号的估计，成为了本领域技术人员需要考虑的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种线性调频信号的调频率估计方法及装置，以实现较大调频率范围的估计，并能同时实现多个线性调频率信号的估计，提高估计准确性，提升调频率估计方法的适用性。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种线性调频信号的调频率估计方法，预先设定时延集合，所述时延集合包括多个设定时延；所述方法包括：

确定接收的当前信号，所述当前信号包括线性调频信号和非线性调频信号；

将所述当前信号，分别与距当前各设定时延所接收的信号进行自相关运算，得到各设定时延相应的自相关函数；

分别对各设定时延相应的自相关函数作FFT运算，得到各设定时延相应的模糊函数；

分别确定各设定时延相应的模糊函数中的过门限峰值位置，得到各设定时延相应的过门限峰值位置集合，一个设定时延相应的过门限峰值位置集合内具有至少一个过门限峰值位置；

对不同设定时延相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置进行线性关系判断，确定不同设定时延中满足线性关系的目标过门限峰值位置，由所述目标过门限峰值位置组成目标过门限峰值位置集合；

根据所述目标过门限峰值位置集合中的各过门限峰值位置估计调频率。

其中，所述多个设定时延的数量为n，所述时延集合为(τ₁,τ₂…τ_n-1,τ_n)，所述当前信号为r(t)；所述将所述当前信号，分别与距当前各设定时延所接收的信号进行自相关运算包括：

根据公式R(t,τ_i)＝r(t)r^*(t-τ_i)将所述当前信号，分别与距当前各设定时延所接收的信号进行自相关运算；

其中，τ_i∈(τ₁,τ₂…τ_n-1,τ_n)，i＝1…n，r(t-τ_i)为距当前τ_i时延所接收的信号，R(t,τ_i)为τ_i时延相应的自相关函数，*表示共轭运算符号。

其中，所述时延集合的长度为n，且所述时延集合中下一时延为上一时延的a倍，a为设定倍数，则所述时延集合为(τ₁,aτ₁…a^n-2τ₁,a^n-1τ₁)。

其中，以F(v,τ_i)表示τ_i时延相应的模糊函数，表示τ_i时延相应的过门限峰值位置集合，其中，th为设定门限值；

所述对不同设定时延相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置进行线性关系判断，确定不同设定时延中满足线性关系的目标过门限峰值位置，由所述目标过门限峰值位置组成目标过门限峰值位置集合包括：

如果相邻设定时延的过门限峰值位置集合中，存在满足条件a·pos_i-1-b≤pos_i≤a·pos_i-1+b的过门限峰值位置，则确定相邻设定时延的过门限峰值位置集合中满足所述条件的过门限峰值位置满足线性关系；其中b为设定值，pos_i-1为τ_i-1时延相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置，pos_i为τ_i时延相应的过门限峰值位置集合的过门限峰值位置；

对于相邻设定时延的过门限峰值位置集合中，满足所述条件的过门限峰值位置组合，选取一过门限峰值位置为目标过门限峰值位置并进入目标过门限峰值位置集合，以确定目标过门限峰值位置集合。

其中，所述a为2，b为4。

其中，所述根据所述目标过门限峰值位置集合中的各过门限峰值位置估计调频率包括：

根据公式估计调频率，其中pos_selected,i为目标过门限峰值位置集合中τ_i时延相应的过门限峰值位置，表示τ_i时延相应的调频率估计值，f_s为采样频率。

本发明实施例还提供一种线性调频信号的调频率估计装置，包括：

时延集合预设模块，用于预先设定时延集合，所述时延集合包括多个设定时延；

当前信号确定模块，用于确定接收的当前信号，所述当前信号包括线性调频信号和非线性调频信号；

自相关运算模块，用于将所述当前信号，分别与距当前各设定时延所接收的信号进行自相关运算，得到各设定时延相应的自相关函数；

FFT运算模块，用于分别对各设定时延相应的自相关函数作FFT运算，得到各设定时延相应的模糊函数；

过门限峰值位置集合确定模块，用于分别确定各设定时延相应的模糊函数中的过门限峰值位置，得到各设定时延相应的过门限峰值位置集合，一个设定时延相应的过门限峰值位置集合内具有至少一个过门限峰值位置；

线性关系判断模块，用于对不同设定时延相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置进行线性关系判断，确定不同设定时延中满足线性关系的目标过门限峰值位置，由所述目标过门限峰值位置组成目标过门限峰值位置集合；

调频率估计模块，用于根据所述目标过门限峰值位置集合中的各过门限峰值位置估计调频率。

其中，所述多个设定时延的数量为n，所述时延集合为(τ₁,τ₂…τ_n-1,τ_n)，所述当前信号为r(t)；所述自相关运算模块包括：

自相关运算执行单元，用于根据公式R(t,τ_i)＝r(t)r^*(t-τ_i)将所述当前信号，分别与距当前各设定时延所接收的信号进行自相关运算；

其中，τ_i∈(τ₁,τ₂…τ_n-1,τ_n)，i＝1…n，r(t-τ_i)为距当前τ_i时延所接收的信号，R(t,τ_i)为τ_i时延相应的自相关函数，*表示共轭运算符号。

其中，所述时延集合的长度为n，且所述时延集合中下一时延为上一时延的a倍，a为设定倍数，则所述时延集合为(τ₁,aτ₁…a^n-2τ₁,a^n-1τ₁)；

以F(v,τ_i)表示τ_i时延相应的模糊函数，表示τ_i时延相应的过门限峰值位置集合，其中，th为设定门限值；

则所述线性关系判断模块包括：

线性满足确定单元，用于如果相邻设定时延的过门限峰值位置集合中，存在满足条件a·pos_i-1-b≤pos_i≤a·pos_i-1+b的过门限峰值位置，则确定相邻设定时延的过门限峰值位置集合中满足所述条件的过门限峰值位置满足线性关系；其中b为设定值，pos_i-1为τ_i-1时延相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置，pos_i为τ_i时延相应的过门限峰值位置集合的过门限峰值位置；

目标过门限峰值位置选取单元，用于对于相邻设定时延的过门限峰值位置集合中，满足所述条件的过门限峰值位置组合，选取一过门限峰值位置为目标过门限峰值位置并进入目标过门限峰值位置集合，以确定目标过门限峰值位置集合。

其中，所述调频率估计模块包括：

估计计算单元，用于根据公式估计调频率，其中pos_selected,i为目标过门限峰值位置集合中τ_i时延相应的过门限峰值位置，表示τ_i时延相应的调频率估计值，f_s为采样频率。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的线性调频信号的调频率估计方法，所估计的调频率范围与设定的多个时延的范围相关，通过多个设定时延的范围调整，本发明实施例也可实现调频率范围的调整，因此能够估计出较大的调频率范围；同时，本发明实施例使用多个设定时延，进而确定多个设定时延相应的过门限峰值位置集合，可实现所估计调频率与多峰值位置的线性相关，提高调频率的估计准确性；因此本发明实施例可实现较大调频率范围的估计，提升调频率估计方法的适用性，同时能够提升调频率估计的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的线性调频信号的调频率估计方法的流程图；

图2为本发明实施例与现有技术的性能比对示意图；

图3为本发明实施例与现有技术的另一性能比对示意图；

图4为本发明实施例与现有技术的再一性能比对示意图；

图5为本发明实施例提供的线性调频信号的调频率估计装置的结构框图；

图6为本发明实施例提供的自相关运算模块的结构框图；

图7为本发明实施例提供的线性关系判断模块的结构框图；

图8为本发明实施例提供的调频率估计模块的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中，线性调频信号的调频率估计思路主要为：取当前接收的信号，和距当前多个时延接收的多个信号，距当前一个时延可对应接收一个信号；从而将当前信号，分别与距当前各时延所接收的信号进行自相关运算，得到各时延下信号的自相关函数；进而对各时延下信号的自相关函数进行FFT(快速傅氏变换)运算处理，得到各时延下信号的模糊函数；再确定各时延下信号的模糊函数中的过门限峰值位置集合；进而确定不同时延下的过门限峰值位置集合中满足线性关系的过门限峰值位置，从而构建出目标过门限峰值位置集合；根据所述目标过门限峰值位置集合中的各过门限峰值位置来估计调频率。

基于此，本发明实施例在进行调频率估计时，需预先设定具有多个设定时延的时延集合，该时延集合中的各设定时延为接收当前信号前，所接收的历史信号的各延时时间；如时延集合包括两个延时(延时时间1和延时时间2)，则当前接收信号后，本发明实施例还需确定在距当前为延时时间1前所接收的信号，在距当前为延时时间2前所接收的信号；

在预先设定时延集合，所述时延集合包括多个设定时延后，图1示出了本发明实施例提供的线性调频信号的调频率估计方法的流程图，该方法可应用于线性调频信号的接收设备中，参照图1，该方法可以包括：

步骤S100、确定接收的当前信号，所述当前信号包括线性调频信号和非线性调频信号；

可选的，以s(t)表示线性调频信号，则线性调频信号可表示为s(t)＝A·exp(jπKt²+j2πf₀ ^t)，其中，A为线性调频信号的幅度，f₀为线性调频信号的初始频率，K为调频率，t为当前时间，j为虚数单位；

但是在实际信号传输中，接收设备(如传感器或接收机)接收到的信号中除包含线性调频信号外，还会包含非线性调频信号；非线性调频信号如其它类型信号和噪声信号等；

因此接收的当前信号中除线性调频信号外还有其他信号，基于此，接收的当前信号可以表示为：r(t)＝s(t)+i(t)+n(t)，其中i(t)为接收信号中的其他类型信号，n(t)为接收信号中的噪声信号。

步骤S110、将所述当前信号，分别与距当前各设定时延所接收的信号进行自相关运算，得到各设定时延相应的自相关函数；

设时延集合中的多个设定时延的数量为n，则时延集合可以表示为(τ₁,τ₂…τ_n-1,τ_n)，设τ_i为时延集合中的一设定时延，τ_i∈(τ₁,τ₂…τ_n-1,τ_n)，i＝1…n；则距当前τ_i时延所接收的信号可以表示为r(t-τ_i)＝s(t-τ_i)+i(t-τ_i)+n(t-τ_i)，如距当前τ₁时延所接收的信号可以表示为r(t-τ₁)＝s(t-τ₁)+i(t-τ₁)+n(t-τ₁)，距当前τ₂时延所接收的信号可以表示为r(t-τ₂)＝s(t-τ₂)+i(t-τ₂)+n(t-τ₂)；

对于距当前各设定时延所接收的信号，本发明可将所述当前信号分别与距当前各设定时延所接收的信号进行自相关运算，得到各设定时延相应的自相关函数；

如将r(t)与距当前τ₁时延所接收的信号r(t-τ₁)进行自相关运算，得到τ₁时延相应的自相关函数，将r(t)与距当前τ₂时延所接收的信号r(t-τ₂)进行自相关运算，得到τ₂时延相应的自相关函数，以此类推；

具体的，采用τ_i表示时延集合中的一设定时延，τ_i∈(τ₁,τ₂…τ_n-1,τ_n)，i＝1…n时，本发明实施例可根据公式R(t,τ_i)＝r(t)r^*(t-τ_i)将所述当前信号，分别与距当前各设定时延所接收的信号进行自相关运算，其中，r(t-τ_i)为距当前τ_i时延所接收的信号，R(t,τ_i)为τ_i时延相应的自相关函数，*表示共轭运算符号。

步骤S120、分别对各设定时延相应的自相关函数作FFT运算，得到各设定时延相应的模糊函数；

在得到各设定时延相应的自相关函数后，本发明实施例可将各设定时延相应的自相关函数进行FFT运算，得到各设定时延相应的模糊函数；如将τ₁时延对应的自相关函数R(t,τ₁)进行FFT运算，得到τ₁时延对应的模糊函数，将τ₂时延对应的自相关函数R(t,τ₂)进行FFT运算，得到τ₂时延对应的模糊函数，以此类推；

需要说明的是，忽略接收信号中的非线性调频信号，仅考虑线性调频信号的情况，则线性调频信号理想的自相关函数为：

R(t,τ)＝exp(j2πKτt-jπKτ²+j2πf₀τ)

＝exp(j2πf₀τ-jπKτ²)·exp(j2πKτt)

＝B(τ)·exp(j2πKτt)

相应的，线性调频信号理想的模糊函数可定义为：

即对理想的自相关函数作傅里叶变换后，理想情况下，模糊函数中的峰值位置出现在频域Kτ位置；

但在实际应用中，由于接收信号中通常包含有非线性调频信号，这使得模糊函数中可能出现假峰或伪峰，从而造成调频率的错误估计；因此如果仅仅使用固定时延τ计算模糊函数，那么最后估计的调频率范围会受限，且易造成调频率的错误估计；基于此，本发明实施例使用一系列时延(多个设定时延)来计算一系列的自相关函数和模糊函数；

相应的，各设定时延相应的模糊函数可以表示为F(v,τ_i)，τ_i∈(τ₁,τ₂…τ_n-1,τ_n)，i＝1…n。

步骤S130、分别确定各设定时延相应的模糊函数中的过门限峰值位置，得到各设定时延相应的过门限峰值位置集合，一个设定时延相应的过门限峰值位置集合内具有至少一个过门限峰值位置；

本发明实施例可对各设定时延相应的模糊函数中的过门限峰值位置进行判定，一个设定时延相应的模糊函数中的过门限峰值位置可能有多个，因此对于一个设定时延，本发明实施例可得到一个过门限峰值位置集合；

如在时延τ₁得到的过门限峰值位置集合可以为pos₁表示时延τ₁相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置；在时延τ₂得到的过门限峰值位置集合可以为pos₂表示时延τ₂相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置；

相应的，τ_i时延相应的过门限峰值位置集合可以表示为pos_i表示时延τ_i相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置；

值得注意的是，各模糊函数使用同一个设定门限值th，具体设定门限值th可根据实际情况确定，如可由仿真确定。

步骤S140、对不同设定时延相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置进行线性关系判断，确定不同设定时延中满足线性关系的目标过门限峰值位置，由所述目标过门限峰值位置组成目标过门限峰值位置集合；

可选的，本发明实施例可判断相邻时延对应的过门限峰值位置集合中过门限峰值位置的线性关系，如时延τ₁相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置可表示为pos₁，时延τ₂相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置可表示为pos₂，可将pos₁与pos₂进行线性关系判断，如果该pos₁与pos₂满足线性关系，则可将满足线性关系的pos₁与pos₂列入目标过门限峰值位置集合中；可选的，满足线性关系的多个过门限峰值位置可只列入一个进入目标过门限峰值位置集合；

基于上述确定不同设定时延相应的过门限峰值位置集合中，满足线性关系的目标过门限峰值位置的原理，本发明实施例可确定出不同设定时延中满足线性关系的目标过门限峰值位置，从而由目标过门限峰值位置组成目标过门限峰值位置集合。

步骤S150、根据所述目标过门限峰值位置集合中的各过门限峰值位置估计调频率。

本发明实施例可将目标过门限峰值位置集合中的各过门限峰值位置作为一个元素，取目标过门限峰值位置集合中的每一元素，计算得到信号中各设定时延含有的调频率分量，从而估计出调频率。

本发明实施例提供的线性调频信号的调频率估计方法，需预先设定时延集合，所述时延集合包括多个设定时延；在进行调频率估计时，可确定接收的当前信号，所述当前信号包括线性调频信号和非线性调频信号；将所述当前信号，分别与距当前各设定时延所接收的信号进行自相关运算，得到各设定时延相应的自相关函数；分别对各设定时延相应的自相关函数作FFT运算，得到各设定时延相应的模糊函数；分别确定各设定时延相应的模糊函数中的过门限峰值位置，得到各设定时延相应的过门限峰值位置集合，一个设定时延相应的过门限峰值位置集合内具有至少一个过门限峰值位置；对不同设定时延相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置进行线性关系判断，确定不同设定时延中满足线性关系的目标过门限峰值位置，由所述目标过门限峰值位置组成目标过门限峰值位置集合；根据所述目标过门限峰值位置集合中的各过门限峰值位置估计调频率。

可以看出，本发明实施例提供的线性调频信号的调频率估计方法，所估计的调频率范围与设定的多个时延的范围相关，通过多个设定时延的范围调整，本发明实施例也可实现调频率范围的调整，因此能够估计出较大的调频率范围；同时，本发明实施例使用多个设定时延，进而确定多个设定时延相应的过门限峰值位置集合，可实现所估计调频率与多峰值位置的线性相关，提高调频率的估计准确性；因此本发明实施例可实现较大调频率范围的估计，提升调频率估计方法的适用性，同时能够提升调频率估计的准确性。

可选的，时延集合的长度可以为n，且时延集合中下一时延可以为上一时延的设定倍数，以a表示设定倍数，则τ_i＝aτ_i-1；相应的，时延集合(τ₁,τ₂…τ_n-1,τ_n)可以改写为(τ₁,aτ₁…a^n-2τ₁,a^n-1τ₁)；如a取2，则时延集合可以为(τ₁,2τ₁…2^n-2τ₁,2^n-1τ₁)；

相应的，在确定不同设定时延中满足线性关系的目标过门限峰值位置，由所述目标过门限峰值位置组成目标过门限峰值位置集合时，本发明实施例可通过如下方式实现：

如果相邻设定时延的过门限峰值位置集合中，存在满足条件a·pos_i-1-b≤pos_i≤a·pos_i-1+b的过门限峰值位置，则确定相邻设定时延的过门限峰值位置集合中满足所述条件的过门限峰值位置满足线性关系；其中b为设定值，pos_i-1为τ_i-1时延相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置，pos_i为τ_i时延相应的过门限峰值位置集合的过门限峰值位置；

对于相邻设定时延的过门限峰值位置集合中，满足所述条件的过门限峰值位置组合，选取一过门限峰值位置为目标过门限峰值位置并进入目标过门限峰值位置集合，以确定目标过门限峰值位置集合。

过门限峰值位置组合，由相邻设定时延的过门限峰值位置集合中满足线性关系的过门限峰值位置组合而成；如pos_i-1和pos_i满足线性关系，则pos_i-1和pos_i组合而成，τ_i-1和τ_i这一相邻设定时延中满足线性关系的过门限峰值位置组合；此时，可选取pos_i-1和pos_i中的一过门限峰值位置为目标过门限峰值位置，并进入目标过门限峰值位置集合；

通过从各相邻设定时延的过门限峰值位置集合中，确定进入目标过门限峰值位置集合的一目标过门限峰值位置，则对于所有相邻设定时延的过门限峰值位置集合，本发明实施例可确定出多个目标过门限峰值位置，从而构建出由多个目标过门限峰值位置组成的目标过门限峰值位置集合。

具体的，b可以为4，相应的，如果相邻设定时延的过门限峰值位置集合中，存在满足条件a·pos_i-1-4≤pos_i≤a·pos_i-1+4的过门限峰值位置，则可确定相邻设定时延的过门限峰值位置集合中满足所述条件的过门限峰值位置满足线性关系；进而对于相邻设定时延的过门限峰值位置集合中，满足所述条件的过门限峰值位置组合，本发明实施例可选取一过门限峰值位置为目标过门限峰值位置并进入目标过门限峰值位置集合，以确定目标过门限峰值位置集合。

可选的，根据目标过门限峰值位置集合中的各过门限峰值位置估计调频率的方式可以为：

根据公式估计调频率，其中pos_selected,i为目标过门限峰值位置集合中τⁱ时延相应的过门限峰值位置，表示τ_i时延相应的调频率估计值，f_s为采样频率。

下面对本发明实施例较为完整的调频率估计流程进行介绍：

设定时延集合(τ₁,τ₂…τ_n-1,τ_n)，τ_i为时延集合中的一设定时延，τ_i∈(τ₁,τ₂…τ_n-1,τ_n)，i＝1…n；可选的，(τ₁,τ₂…τ_n-1,τ_n)可以为(τ₁,aτ₁…a^n-2τ₁,a^n-1τ₁)；

确定当前时间t接收的当前信号r(t)，其中r(t)＝s(t)+i(t)+n(t)；

确定距当前τ_i时延所接收的信号r(t-τ_i)，从而确定出距当前各设定时延所接收的信号；其中r(t-τ_i)＝s(t-τ_i)+i(t-τ_i)+n(t-τ_i)；

根据公式R(t,τ_i)＝r(t)r^*(t-τ_i)将当前信号r(t)与距当前τ_i时延所接收的信号r(t-τ_i)进行自相关运算，得到τ_i时延相应的自相关函数R(t,τ_i)，从而得到各设定时延相应的自相关函数；

将τ_i时延相应的自相关函数R(t,τ_i)作FFT运算，得到τ_i时延相应的模糊函数F(v,τ_i)，从而得到各设定时延相应的模糊函数；

确定τ_i时延相应的模糊函数F(v,τ_i)中的过门限峰值位置集合从而得到各设定时延相应的过门限峰值位置集合；

对于得到的各设定时延相应的过门限峰值位置集合，如果相邻设定时延的过门限峰值位置集合中，存在满足条件a·pos_i-1-b≤pos_i≤a·pos_i-1+b的过门限峰值位置，则确定相邻设定时延的过门限峰值位置集合中满足所述条件的过门限峰值位置满足线性关系；其中b为设定值，pos_i-1为τ_i-1时延相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置，pos_i为τ_i时延相应的过门限峰值位置集合的过门限峰值位置；

对于相邻设定时延的过门限峰值位置集合中，满足所述条件的过门限峰值位置组合，选取一过门限峰值位置为目标过门限峰值位置并进入目标过门限峰值位置集合，以确定目标过门限峰值位置集合；

根据公式估计调频率，其中pos_selected,i为目标过门限峰值位置集合中τ_i时延相应的过门限峰值位置，表示τ_i时延相应的调频率估计值，f_s为采样频率。

可选的，如果目标过门限峰值位置集合中存在多个峰值位置，那么可以得到多个调频率估计值，即可以对同时存在的多个线性调频信号进行估计。

可选的，表1给出了本发明实施例调频率估计的仿真过程用到的系统参数，可参照。

表1

相应的，图2、图3、图4给出了本发明实施例通过多个设定时延进行调频率估计的性能(估计方差)，与现有技术通过固定时延进行调频率估计的性能(估计方差)的比对示意图；由图2、图3、图4可以看出，本发明实施例通过多个设定时延进行调频率估计，具有较好的性能及具有较大的调频率估计范围。

下面对本发明实施例提供的线性调频信号的调频率估计装置进行介绍，下文描述的线性调频信号的调频率估计装置可与上文描述的线性调频信号的调频率估计方法相互对应参照。

图5为本发明实施例提供的线性调频信号的调频率估计装置的结构框图，该装置可应用于线性调频信号的接收设备中，参照图5，该装置可以包括：

时延集合预设模块100，用于预先设定时延集合，所述时延集合包括多个设定时延；

当前信号确定模块200，用于确定接收的当前信号，所述当前信号包括线性调频信号和非线性调频信号；

自相关运算模块300，用于将所述当前信号，分别与距当前各设定时延所接收的信号进行自相关运算，得到各设定时延相应的自相关函数；

FFT运算模块400，用于分别对各设定时延相应的自相关函数作FFT运算，得到各设定时延相应的模糊函数；

过门限峰值位置集合确定模块500，用于分别确定各设定时延相应的模糊函数中的过门限峰值位置，得到各设定时延相应的过门限峰值位置集合，一个设定时延相应的过门限峰值位置集合内具有至少一个过门限峰值位置；

线性关系判断模块600，用于对不同设定时延相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置进行线性关系判断，确定不同设定时延中满足线性关系的目标过门限峰值位置，由所述目标过门限峰值位置组成目标过门限峰值位置集合；

调频率估计模块700，用于根据所述目标过门限峰值位置集合中的各过门限峰值位置估计调频率。

可选的，所述多个设定时延的数量可以为n，则所述时延集合为(τ₁,τ₂…τ_n-1,τ_n)，所述当前信号为r(t)；

相应的，图6示出了本发明实施例提供的自相关运算模块300的可选结构，参照图6，自相关运算模块300可以包括：

自相关运算执行单元310，用于根据公式R(t,τ_i)＝r(t)r^*(t-τ_i)将所述当前信号，分别与距当前各设定时延所接收的信号进行自相关运算；

其中，τ_i∈(τ₁,τ₂…τ_n-1,τ_n)，i＝1…n，r(t-τ_i)为距当前τ_i时延所接收的信号，R(t,τ_i)为τ_i时延相应的自相关函数，*表示共轭运算符号。

可选的，所述时延集合的长度可以为n，且所述时延集合中下一时延可以为上一时延的a倍，a为设定倍数，则所述时延集合可以改写为(τ₁,aτ₁…a^n-2τ₁,a^n-1τ₁)；

相应的，本发明实施例以F(v,τ_i)表示τ_i时延相应的模糊函数，表示τ_i时延相应的过门限峰值位置集合，其中，th为设定门限值；

基于此，图7示出了本发明实施例提供的线性关系判断模块600的可选结构，参照图7，线性关系判断模块600可以包括：

线性满足确定单元610，用于如果相邻设定时延的过门限峰值位置集合中，存在满足条件a·pos_i-1-b≤pos_i≤a·pos_i-1+b的过门限峰值位置，则确定相邻设定时延的过门限峰值位置集合中满足所述条件的过门限峰值位置满足线性关系；其中b为设定值，pos_i-1为τ_i-1时延相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置，pos_i为τ_i时延相应的过门限峰值位置集合的过门限峰值位置；

目标过门限峰值位置选取单元620，用于对于相邻设定时延的过门限峰值位置集合中，满足所述条件的过门限峰值位置组合，选取一过门限峰值位置为目标过门限峰值位置并进入目标过门限峰值位置集合，以确定目标过门限峰值位置集合。

可选的，a可以为2，b可以为4。

可选的，图8示出了本发明实施例提供的调频率估计模块700的可选结构，参照图8，调频率估计模块700可以包括：

估计计算单元710，用于根据公式估计调频率，其中pos_selecte,di为目标过门限峰值位置集合中τ_i时延相应的过门限峰值位置，表示τ_i时延相应的调频率估计值，f_s为采样频率。

本发明实施例提供的线性调频信号的调频率估计装置，可实现较大调频率范围的估计，提升调频率估计方法的适用性，同时能够提升调频率估计的准确性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种线性调频信号的调频率估计方法，其特征在于，预先设定时延集合，所述时延集合包括多个设定时延；所述方法包括：

确定接收的当前信号，所述当前信号包括线性调频信号和非线性调频信号；

将所述当前信号，分别与距当前各设定时延所接收的信号进行自相关运算，得到各设定时延相应的自相关函数；

分别对各设定时延相应的自相关函数作FFT运算，得到各设定时延相应的模糊函数；

分别确定各设定时延相应的模糊函数中的过门限峰值位置，得到各设定时延相应的过门限峰值位置集合，一个设定时延相应的过门限峰值位置集合内具有至少一个过门限峰值位置；

对不同设定时延相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置进行线性关系判断，确定不同设定时延中满足线性关系的目标过门限峰值位置，由所述目标过门限峰值位置组成目标过门限峰值位置集合；

根据所述目标过门限峰值位置集合中的各过门限峰值位置估计调频率。

2.根据权利要求1所述的线性调频信号的调频率估计方法，其特征在于，所述多个设定时延的数量为n，所述时延集合为(τ₁,τ₂...τ_n-1,τ_n)，所述当前信号为r(t)；所述将所述当前信号，分别与距当前各设定时延所接收的信号进行自相关运算包括：

根据公式R(t,τ_i)＝r(t)r^*(t-τ_i)将所述当前信号，分别与距当前各设定时延所接收的信号进行自相关运算；

其中，τ_i∈(τ₁,τ₂...τ_n-1,τ_n)，i＝1...n，r(t-τ_i)为距当前τ_i时延所接收的信号，R(t,τ_i)为τ_i时延相应的自相关函数，*表示共轭运算符号。

3.根据权利要求2所述的线性调频信号的调频率估计方法，其特征在于，所述时延集合的长度为n，且所述时延集合中下一时延为上一时延的a倍，a为设定倍数，则所述时延集合为(τ₁,aτ₁...a^n-2τ₁,a^n-1τ₁)。

4.根据权利要求3所述的线性调频信号的调频率估计方法，其特征在于，以F(v,τ_i)表示τ_i时延相应的模糊函数，表示τ_i时延相应的过门限峰值位置集合，其中，th为设定门限值；

所述对不同设定时延相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置进行线性关系判断，确定不同设定时延中满足线性关系的目标过门限峰值位置，由所述目标过门限峰值位置组成目标过门限峰值位置集合包括：

如果相邻设定时延的过门限峰值位置集合中，存在满足条件a·pos_i-1-b≤pos_i≤a·pos_i-1+b的过门限峰值位置，则确定相邻设定时延的过门限峰值位置集合中满足所述条件的过门限峰值位置满足线性关系；其中b为设定值，pos_i-1为τ_i-1时延相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置，pos_i为τ_i时延相应的过门限峰值位置集合的过门限峰值位置；

对于相邻设定时延的过门限峰值位置集合中，满足所述条件的过门限峰值位置组合，选取一过门限峰值位置为目标过门限峰值位置并进入目标过门限峰值位置集合，以确定目标过门限峰值位置集合。

5.根据权利要求4所述的线性调频信号的调频率估计方法，其特征在于，所述a为2，b为4。

6.根据权利要求4所述的线性调频信号的调频率估计方法，其特征在于，所述根据所述目标过门限峰值位置集合中的各过门限峰值位置估计调频率包括：

根据公式估计调频率，其中pos_selected,i为目标过门限峰值位置集合中τ_i时延相应的过门限峰值位置，表示τ_i时延相应的调频率估计值，f_s为采样频率。

7.一种线性调频信号的调频率估计装置，其特征在于，包括：

时延集合预设模块，用于预先设定时延集合，所述时延集合包括多个设定时延；

当前信号确定模块，用于确定接收的当前信号，所述当前信号包括线性调频信号和非线性调频信号；

自相关运算模块，用于将所述当前信号，分别与距当前各设定时延所接收的信号进行自相关运算，得到各设定时延相应的自相关函数；

FFT运算模块，用于分别对各设定时延相应的自相关函数作FFT运算，得到各设定时延相应的模糊函数；

过门限峰值位置集合确定模块，用于分别确定各设定时延相应的模糊函数中的过门限峰值位置，得到各设定时延相应的过门限峰值位置集合，一个设定时延相应的过门限峰值位置集合内具有至少一个过门限峰值位置；

线性关系判断模块，用于对不同设定时延相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置进行线性关系判断，确定不同设定时延中满足线性关系的目标过门限峰值位置，由所述目标过门限峰值位置组成目标过门限峰值位置集合；

调频率估计模块，用于根据所述目标过门限峰值位置集合中的各过门限峰值位置估计调频率。

8.根据权利要求7所述的线性调频信号的调频率估计装置，其特征在于，所述多个设定时延的数量为n，所述时延集合为(τ₁,τ₂...τ_n-1,τ_n)，所述当前信号为r(t)；所述自相关运算模块包括：

自相关运算执行单元，用于根据公式R(t,τ_i)＝r(t)r^*(t-τ_i)将所述当前信号，分别与距当前各设定时延所接收的信号进行自相关运算；

其中，τ_i∈(τ₁,τ₂...τ_n-1,τ_n)，i＝1...n，r(t-τ_i)为距当前τ_i时延所接收的信号，R(t,τ_i)为τ_i时延相应的自相关函数，*表示共轭运算符号。

9.根据权利要求8所述的线性调频信号的调频率估计装置，其特征在于，所述时延集合的长度为n，且所述时延集合中下一时延为上一时延的a倍，a为设定倍数，则所述时延集合为(τ₁,aτ₁...a^n-2τ₁,a^n-1τ₁)；

以F(v,τ_i)表示τ_i时延相应的模糊函数，表示τ_i时延相应的过门限峰值位置集合，其中，th为设定门限值；

则所述线性关系判断模块包括：

线性满足确定单元，用于如果相邻设定时延的过门限峰值位置集合中，存在满足条件a·pos_i-1-b≤pos_i≤a·pos_i-1+b的过门限峰值位置，则确定相邻设定时延的过门限峰值位置集合中满足所述条件的过门限峰值位置满足线性关系；其中b为设定值，pos_i-1为τ_i-1时延相应的过门限峰值位置集合中的过门限峰值位置，pos_i为τ_i时延相应的过门限峰值位置集合的过门限峰值位置；

目标过门限峰值位置选取单元，用于对于相邻设定时延的过门限峰值位置集合中，满足所述条件的过门限峰值位置组合，选取一过门限峰值位置为目标过门限峰值位置并进入目标过门限峰值位置集合，以确定目标过门限峰值位置集合。

10.根据权利要求9所述的线性调频信号的调频率估计装置，其特征在于，所述调频率估计模块包括：

估计计算单元，用于根据公式估计调频率，其中pos_selected,i为目标过门限峰值位置集合中τ_i时延相应的过门限峰值位置，表示τ_i时延相应的调频率估计值，f_s为采样频率。