本發(fā)明屬于輻射源細微特征
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種基于精度遞進CZT的衛(wèi)星信號細微特征估計方法。
背景技術(shù)：
：輻射源細微特征估計，是指通過對信號參數(shù)的精確計算，獲取輻射源的工作狀態(tài)、區(qū)分不同的輻射源的技術(shù)。對于地面站接收到的衛(wèi)星通信信號來說，信號經(jīng)過了地面發(fā)送設(shè)備和衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)兩個環(huán)節(jié)。假設(shè)進行細微特征分析處理的地面接收設(shè)備的采樣時鐘、本振等皆具有很高的精度和穩(wěn)定度，相較于通信鏈路中的設(shè)備來說高出至少兩個數(shù)量級。因此，地面接收設(shè)備不會對接收的衛(wèi)星下行信號附加額外的頻偏或采樣偏差。在衛(wèi)星通信鏈路中，即使使用同樣型號的通信設(shè)備，包括調(diào)制解調(diào)器、上變頻器等終端設(shè)備，由于設(shè)備工作狀態(tài)、工作環(huán)境、芯片與器件間差異等因素，符號速率和載波頻率的細微差異也是客觀存在的。首先，符號速率參數(shù)依賴于調(diào)制解調(diào)器內(nèi)的數(shù)字時鐘，包括調(diào)制波形生成的時鐘以及DAC的工作時鐘等。這些數(shù)字時鐘通常由晶體振蕩器和時鐘鎖相芯片提供，即使是同一型號同一批次的器件與芯片，其間的細微差異也是存在的，通常晶振的說明文檔中會給出其穩(wěn)定度參數(shù)。而另一方面，晶振的輸出時鐘受工作狀態(tài)和環(huán)境溫度等因素影響很大。因此符號速率參數(shù)的差異總是存在的，只是細微特征提取設(shè)備本身的穩(wěn)定度能否達到區(qū)分其差異，以及細微特征提取算法能否有效提取出這種差異。其次，載波頻率參數(shù)則依賴于更多環(huán)節(jié)，其中包括DAC工作時鐘、上變頻器的本地振蕩器、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的變頻器等，而且變頻器還可能由多級組成。與符號速率相比較，載波頻率參數(shù)受更多環(huán)節(jié)的影響，因此理論上各終端的差異性將更大，將存在更明顯的區(qū)別。上述輻射源細微特征差異在實際衛(wèi)星通信系統(tǒng)中有明顯體現(xiàn)。如某衛(wèi)星VSAT網(wǎng)的TDMA信號，某個TDMA載波中的各時隙突發(fā)來自不同的地面VSAT終端，這些終端型號相同，參數(shù)設(shè)置也一致，按網(wǎng)絡(luò)分配占用該TDMA載波的不同時隙以突發(fā)形式進行傳輸，這些輻射源之間的載波頻率與符號速率也同樣都存在較大差異。假定數(shù)據(jù)sr(t)按采樣率fs離散化為sr(n)，DFT運算的點數(shù)選為N。對sr(n)進行取模運算，得到|sr(n)|，對|sr(n)|進行DFT，得到功率譜并獲得譜峰位置K0；對sr(n)進行M次方運算，得到srM(n)，對srM(n)進行DFT，得到功率譜并獲得譜峰位置KM，滿足：符號速率：M倍載頻：進行DFT計算進行估計時，所對應(yīng)的估計誤差將分別為：符號速率誤差：載頻誤差：，但對于細微特征估計來說，上述精度遠遠不夠。技術(shù)實現(xiàn)要素：為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種基于精度遞進CZT的衛(wèi)星信號細微特征估計方法，解決輻射源細微特征難以識別的問題，為輻射源的識別提供可靠依據(jù)。按照本發(fā)明所提供的設(shè)計方案，一種基于精度遞進CZT的衛(wèi)星信號細微特征估計方法，包含如下步驟：步驟1、采集長度為L的待估計信號sr(n)，對其進行取模運算，得到|sr(n)|；對sr(n)進行M次方運算，得到srM(n)；步驟2、分別對|sr(n)|和srM(n)進行DFT粗估計，得到符號速率RB的估計值和載頻偏差ω0的估計值并確定相應(yīng)的估計值誤差范圍；步驟3、依據(jù)估計值誤差范圍對|sr(n)|和srM(n)進行CZT細化譜分析，選定CZT細化區(qū)間，計算細化間隔K，估計匹配數(shù)據(jù)量，進行CZT計算，更新符號速率RB的估計值和載頻偏差ω0的估計值步驟4、判斷估計值是否滿足預定精度要求，若滿足，則輸出符號速率RB的估計值和載頻偏差ω0的估計值否則，調(diào)整估計值誤差范圍，并返回步驟3執(zhí)行。上述的，步驟2中進行DFT粗估計包含如下內(nèi)容：設(shè)定信號sr(t)按照采樣率fs離散化為sr(n)，DFT運算點數(shù)為N，根據(jù)符號頻率估計值計算公式：其中，Sr0(ω)＝P(|sr(t)|)，及載頻偏差估計值的計算公式：其中，SrM(ω)＝P((sr(t))M)，得到相應(yīng)的估計值從DFT功率譜中獲取峰值位置分別為K0和KM，峰值位置與估計值分別對應(yīng)滿足條件如下：依據(jù)峰值位置與估計值對應(yīng)的滿足條件對|sr(n)|和srM(n)進行DFT粗估計，得到對應(yīng)估計值誤差為：|R^B-RB|=fsN/2,|f^0-f0|=fsN/2M.]]>上述的，步驟3具體包含如下內(nèi)容：步驟3.1、根據(jù)估計值誤差范圍對|sr(n)|和srM(n)進行CZT細化譜分析，CZT細化譜計算頻率范圍選擇符號速率估計值及載頻偏差估計值分別對應(yīng)為：R^B-fsN/2~R^B+fsN/2,M·f^0-fsN/2~M·f^0+fsN/2;]]>步驟3.2、設(shè)定對細化范圍進行K點均勻采樣細化；步驟3.2、根據(jù)CZT計算公式：Sr0(k)=Σn=0N′-1|sr(n)|e-jn(θ0+φ0k),k=0,1,...,K-1,θ0=2πN(K0-12)φ0=2πN·1K,]]>SrM(k)=Σn=0N′-1(sr(n))Me-jn(θ0+φ0k),k=0,1,...,K-1,θ0=2πN(KM-12)φ0=2πN·1K,]]>對Sr0(k)和SrM(k)查找峰值，其對應(yīng)的頻率值即為符號速率RB與載頻偏差M·f0的估計，更新估計值和估計值其中，sr(n)為待進行細微特征分析的接收信號，N'為利用到的sr(n)數(shù)據(jù)樣點數(shù)。優(yōu)選的，步驟4中的調(diào)整估計值誤差范圍包含如下內(nèi)容：根據(jù)步驟3中的細化間隔K，兩個估計值的誤差對應(yīng)修正為：本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)中輻射源細微特征估計識別精度不高的問題，通過對待估計信號進行變換，并進行DFT粗估計，獲得估計誤差范圍；采用多次精度遞進的CZT方法進行頻譜細化分析，獲得比DFT方法高出多個數(shù)量級精度的符號速率和載頻，使得其估計精度滿足預定精度要求，以區(qū)分不同輻射源的細微特征，為輻射源的識別提供可靠依據(jù)。附圖說明：圖1為本發(fā)明的流程示意圖。具體實施方式：下面結(jié)合附圖和技術(shù)方案對本發(fā)明作進一步詳細的說明，并通過優(yōu)選的實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不限于此。實施例一，參見圖1所示，一種基于精度遞進CZT的衛(wèi)星信號細微特征估計方法，包含如下步驟：步驟1、采集長度為L的待估計信號sr(n)，對其進行取模運算，得到|sr(n)|；對sr(n)進行M次方運算，得到srM(n)；步驟2、分別對|sr(n)|和srM(n)進行DFT粗估計，得到符號速率RB的估計值和載頻偏差ω0的估計值并根據(jù)估計值確定相應(yīng)的估計值誤差范圍；步驟3、依據(jù)估計值誤差范圍對|sr(n)|和srM(n)進行CZT細化譜分析，選定CZT細化區(qū)間，計算細化間隔K，估計匹配數(shù)據(jù)量，進行CZT計算，更新符號速率RB的估計值和載頻偏差ω0的估計值步驟4、判斷估計值是否滿足預定精度要求，若滿足，則輸出符號速率RB的估計值和載頻偏差ω0的估計值否則，調(diào)整估計值誤差范圍，并返回步驟3執(zhí)行。本發(fā)明首先對待估計信號進行取模和M次方運算的變換，并進行DFT粗估計，獲得估計值；采用多次精度遞進的CZT方法進行頻譜細化分析，獲得比DFT方法高出多個數(shù)量級精度的符號速率和載頻，使得其估計精度滿足預定精度要求，以區(qū)分不同輻射源的細微特征，為輻射源的識別提供可靠依據(jù)。實施例二，參見圖1所示，一種基于精度遞進CZT的衛(wèi)星信號細微特征估計方法，包含如下內(nèi)容：步驟1、采集長度為L的待估計信號sr(n)，對其進行取模運算，得到|sr(n)|；對sr(n)進行M次方運算，得到srM(n)；對待估計信號，進行取模運算以將其轉(zhuǎn)換為單極性基帶脈沖序列；進行M次方運算以達到去調(diào)制信息的效果，從中估計載頻偏差。步驟2、分別對|sr(n)|和srM(n)進行DFT粗估計，得到對應(yīng)的估計誤差范圍，包含如下內(nèi)容：設(shè)定信號sr(t)按照采樣率fs離散化為sr(n)，DFT運算點數(shù)為N，為能從符號速率位置的凸顯的離散譜線單頻分量測量符號速率，符號速率RB的估計值通過計算公式獲得，計算公式為：其中，Sr0(ω)＝P(|sr(t)|)，Sr0(ω)為對sr(t)進行取模運算后得到的功率譜，載頻偏差ω0的估計值通過公式為：計算得到，其中，SrM(ω)＝P((sr(t))M)，SrM(ω)為對sr(t)進行M次方運算后得到的功率譜，從DFT功率譜中獲取峰值位置分別為K0和KM，峰值位置與估計值分別對應(yīng)滿足條件如下：在數(shù)據(jù)量較小或信噪比較低情況下，為便于從存在連續(xù)譜的條件下進行峰值查找，需要先采用離散譜線增強方法對Sr0(ω)和SrM(ω)進行預處理，依據(jù)峰值位置與估計值對應(yīng)的滿足條件對信號sr(t)進行DFT粗估計，得到對應(yīng)估計值誤差為：|R^B-RB|=fsN/2,|f^0-f0|=fsN/2M.]]>步驟3、依據(jù)估計值誤差范圍對|sr(n)|和srM(n)進行CZT細化譜分析，選定CZT細化區(qū)間，計算細化間隔K，估計匹配數(shù)據(jù)量，進行CZT計算，更新符號速率RB的估計值和載頻偏差ω0的估計值具體內(nèi)容如下：步驟3.1、依據(jù)估計值誤差范圍對|sr(n)|和srM(n)進行CZT細化譜分析，CZT細化譜計算頻率范圍選擇符號速率估計值及載頻偏差估計值分別對應(yīng)為：R^B-fsN/2~R^B+fsN/2,M·f^0-fsN/2~M·f^0+fsN/2;]]>步驟3.2、設(shè)定對細化范圍進行K點均勻采樣細化，頻譜分析的分辨率從從提高為較原精度來說細化了K倍；步驟3.2、根據(jù)CZT計算公式：Sr0(k)=Σn=0N′-1|sr(n)|e-jn(θ0+φ0k),k=0,1,...,K-1,θ0=2πN(K0-12)φ0=2πN·1K,]]>SrM(k)=Σn=0N′-1(sr(n))Me-jn(θ0+φ0k),k=0,1,...,K-1,θ0=2πN(KM-12)φ0=2πN·1K,]]>對Sr0(k)和SrM(k)查找峰值，其對應(yīng)的頻率值即為符號速率RB與載頻偏差M·f0的估計，更新符號速率RB估計值及載頻偏差ω0估計值其中，sr(n)為待進行細微特征分析的接收信號，N'為利用到的sr(n)數(shù)據(jù)樣點數(shù)。步驟4、判斷估計值RB是否滿足預定精度要求，若滿足，則輸出符號速率RB估計值及載頻偏差ω0估計值否則，調(diào)整估計值誤差范圍，根據(jù)步驟3中的細化間隔K，兩個估計值的誤差對應(yīng)修正為：返回步驟3遞進執(zhí)行，直至估計值符合預定精度要求，輸出結(jié)果。本發(fā)明通過采集一定長度的待估計信號數(shù)據(jù)，變換為適合信號速率與載頻細微特征估計的形式，進行DFT粗估計；并選定CZT細化區(qū)間，計算細化間隔，估算相匹配的數(shù)據(jù)量，計算CZT，估算估計精度；對估計精度進行判斷是否滿足預定精度要求，若滿足，則輸出結(jié)果，否則，調(diào)整誤差范圍重新執(zhí)行CZT細化譜分析，直至估計精度符合預定精度要求為止。本發(fā)明并不局限于上述具體實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可據(jù)此做出多種變化，但任何與本發(fā)明等同或者類似的變化都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。當前第1頁1 2 3