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CN113435313A - 一种基于dft的脉冲频域特征提取方法 - Google Patents

一种基于dft的脉冲频域特征提取方法 Download PDF

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CN113435313A
CN113435313A CN202110708487.9A CN202110708487A CN113435313A CN 113435313 A CN113435313 A CN 113435313A CN 202110708487 A CN202110708487 A CN 202110708487A CN 113435313 A CN113435313 A CN 113435313A
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CN
China
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dft
pulse
frequency domain
frequency
resolution
Prior art date
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Pending
Application number
CN202110708487.9A
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English (en)
Inventor
张蔚
杨大川
吕文超
易正红
黄辰
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CETC 29 Research Institute
Original Assignee
CETC 29 Research Institute
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Publication date
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Abstract

本发明提供一种基于DFT的脉冲频域特征提取方法，包括如下步骤：步骤1，对于给定的脉冲进行粗分辨率的DFT变换得到功率频谱，并在功率频谱上求得粗略中心频率，并定义带宽；步骤2，基于步骤1求得的粗略中心频率，选择DFT变换需要的中心频率、分辨率和频率范围；步骤3，对于给定的脉冲，利用定义的带宽以及步骤2选择的中心频率、分辨率和频率范围进行DFT运算，得到需要的脉冲频域特征。本发明利用DFT可以在频域不受时长变化、能够改善信噪比等特性，解决提取脉冲频域特征时容易测不准，同时规避FFT变换在采样率、脉冲宽度等不同时容易引入加窗效应和频域对准等问题；并且还能够减小运算量和存储空间。

Description

一种基于DFT的脉冲频域特征提取方法
技术领域
本发明涉及脉冲特征提取技术领域，具体而言，涉及一种基于DFT(离散傅立叶变换)的脉冲频域特征提取方法。
背景技术
脉冲信号的很多特征都体现在脉冲的调制域，对辐射源的识别有着特殊意义，在信号检测、参数估计、目标分类等领域备受关注。
脉冲包含了丰富的非线性特征，如脉冲宽度、上升下降沿、过冲、拐点等信息。这些特征很难精确的估计，并会随着脉冲不同的信噪比、幅度、宽度等变化，同时，实际应用时信号检测、采样率不同还导致获得的信号的数字采样长短不一。而通常参数估计、目标分类时，期望信号特征尽可能不随这些动态因素变化，因此将信号从时域变换到频域进行各种处理是较好的选择。
基于快速傅里叶变换(FFT)将从时域信号映射到频域，虽然可通过增加插值、补零等方式调整FFT点数来控制频域分辨率，但这些方法都会带来信号畸变或窗效应，对信号特征精度要求较高的场合难以适用；对脉冲特征提取来说，同时减小了信号特征时域和频域对齐、归一化等环节带来的影响。
发明内容
本发明旨在提供一种基于DFT的脉冲频域特征提取方法，以解决上述的技术问题。
本发明提供的一种基于DFT的脉冲频域特征提取方法，包括如下步骤：
步骤1，对于给定的脉冲进行粗分辨率的DFT变换得到功率频谱，并在功率频谱上求得粗略中心频率，并定义带宽；
步骤2，基于步骤1求得的粗略中心频率，选择DFT变换需要的中心频率、分辨率和频率范围；
步骤3，对于给定的脉冲，利用定义的带宽以及步骤2选择的中心频率、分辨率和频率范围进行DFT运算，得到需要的脉冲频域特征。
进一步的，步骤1中对于给定的脉冲进行粗分辨率的全频域DFT变换得到功率频谱的方法为：对于给定的脉冲x进行粗分辨率的DFT变换到采样率对应的整个频域混叠周期，从而获得脉冲x的频域特征X(ω)；然后计算频域特征X(ω)的功率频谱。
进一步的，步骤1中在功率频谱上求得粗略中心频率的方法为：通过计算功率频谱的质心得到粗略中心频率。
进一步的，步骤1中的带宽直接定义为3dB带宽。
进一步的，步骤3中对进行DFT运算前，需要对给定的脉冲进行归一化。
进一步的，所述对给定的脉冲进行归一化的方法包括峰值归一化或时域包络归一化。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明利用DFT可以在频域不受时长变化、能够改善信噪比等特性，解决提取脉冲频域特征时容易测不准，同时规避FFT变换在采样率、脉冲宽度等不同时容易引入加窗效应和频域对准等问题。
2、本发明先利用粗分辨率的DFT估计脉冲的参数，大大节省了运算量，并且能够做到分辨率可调，实际应用时更加灵活。
3、本发明第二次DFT变换更加有针对性，只对有脉冲信号的范围内的频率做运算，减小存储空间开销和运算资源开销，且能够降低实际应用时各种因素带来的时频域归一化问题，降低脉冲外的噪声等影像脉冲频域特征的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的基于DFT的脉冲频域特征提取方法的流程图。
图2为本发明实施例的步骤1的流程图。
图3为本发明实施例的步骤3的流程图
图4为两个仿真信号在FFT时域特征对比图。
图5为两个仿真信号在指定频率范围和分辨率的DFT特征对比图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
实施例
如图1所示，本实施例提出一种基于DFT的脉冲频域特征提取方法，包括如下步骤：
步骤1，对于给定的脉冲进行粗分辨率的DFT变换得到功率频谱，并在功率频谱上求得粗略中心频率，并定义带宽。
如图2所示，步骤1包括：
(1)对于给定的脉冲进行粗分辨率的全频域DFT变换得到功率频谱。具体地，对于给定的脉冲x进行粗分辨率的DFT变换到采样率对应的整个频域混叠周期，从而获得脉冲x的频域特征X(ω)；然后计算频域特征X(ω)的功率频谱。
(2)在功率频谱上求得粗略中心频率，可以通过计算功率频谱的质心得到粗略中心频率。
(3)定义带宽，带宽一般定义为3dB带宽。
步骤2，基于步骤1求得的粗略中心频率，选择DFT变换需要的中心频率、分辨率和频率范围；具体为：先确定DFT变换需要的中心频率f和分辨率δf；并确定DFT变换需要的频率范围BW，由此可以确定DFT变换输出的离散点，该离散点表示为f±n*δf(n*δf〈＝BW/2)。
步骤3，对于给定的脉冲，利用定义的带宽以及步骤2选择的中心频率、分辨率和频率范围进行DFT运算，得到需要的脉冲频域特征。
如图3所述，步骤3包括：
(1)对给定的脉冲进行归一化，一般可以采用峰值归一化或时域包络归一化。
(2)利用定义的带宽以及步骤2选择的中心频率、分辨率和频率范围进行DFT运算，得到需要的脉冲频域特征。
为了证明本发明提出的基于DFT的脉冲频域特征提取方法的有效性，对所述基于DFT的脉冲频域特征提取方法进行了仿真试验，按照图1、图2、图3所示的步骤1、步骤2和步骤3的处理流程进行处理。首先对于给定的脉冲进行粗分辨率的DFT变换得到功率频谱，并在功率频谱上求得粗略中心频率，并定义带宽；然后基于步骤1求得的粗略中心频率，选择DFT变换需要的中心频率、分辨率和频率范围；最后对于给定的脉冲，利用定义的带宽以及步骤2选择的中心频率、分辨率和频率范围进行DFT运算，得到需要的脉冲频域特征。
仿真的两个脉冲信号为频率分别为100MHz和125MHz、脉宽分别1us和2us，带宽为1MHz的线性调频脉冲信号，信号采样频率为500MHz。此时不同信号获得的数字采样长度不同。
图4为两个仿真信号在FFT时域特征对比，可见二者很难比较和区分；图4中横坐标为频率，对应全频域，纵坐标为功率。
图5为两个仿真信号在指定频率范围和分辨率的DFT特征对比，两个不同参数的脉冲具有明显的区别；图5中横坐标为DFT变换后的指定频率范围，不同脉冲实际的中心频率不同，纵坐标为功率。
由此可知，本发明提出的基于DFT的脉冲频域特征提取方法，可以在噪声和背景干扰的情况下实现较高精度的脉冲特征表征，证明了本发明的有效性。并且体现出了本发明具有如下有益效果：
1、本发明利用DFT可以在频域不受时长变化、能够改善信噪比等特性，解决提取脉冲频域特征时容易测不准，同时规避FFT变换在采样率、脉冲宽度等不同时容易引入加窗效应和频域对准等问题。
2、本发明先利用粗分辨率的DFT估计脉冲的参数，大大节省了运算量，并且能够做到分辨率可调，实际应用时更加灵活。
3、本发明第二次DFT变换更加有针对性，只对有脉冲信号的范围内的频率做运算，减小存储空间开销和运算资源开销，且能够降低实际应用时各种因素带来的时频域归一化问题，降低脉冲外的噪声等影像脉冲频域特征的准确性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于DFT的脉冲频域特征提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，对于给定的脉冲进行粗分辨率的DFT变换得到功率频谱，并在功率频谱上求得粗略中心频率，并定义带宽；
步骤2，基于步骤1求得的粗略中心频率，选择DFT变换需要的中心频率、分辨率和频率范围；
步骤3，对于给定的脉冲，利用定义的带宽以及步骤2选择的中心频率、分辨率和频率范围进行DFT运算，得到需要的脉冲频域特征。
2.根据权利要求1所述的基于DFT的脉冲频域特征提取方法，其特征在于，步骤1中对于给定的脉冲进行粗分辨率的全频域DFT变换得到功率频谱的方法为：对于给定的脉冲x进行粗分辨率的DFT变换到采样率对应的整个频域混叠周期，从而获得脉冲x的频域特征X(ω)；然后计算频域特征X(ω)的功率频谱。
3.根据权利要求1所述的基于DFT的脉冲频域特征提取方法，其特征在于，步骤1中在功率频谱上求得粗略中心频率的方法为：通过计算功率频谱的质心得到粗略中心频率。
4.根据权利要求1所述的基于DFT的脉冲频域特征提取方法，其特征在于，步骤1中的带宽直接定义为3dB带宽。
5.根据权利要求1所述的基于DFT的脉冲频域特征提取方法，其特征在于，步骤3中对进行DFT运算前，需要对给定的脉冲进行归一化。
6.根据权利要求5所述的基于DFT的脉冲频域特征提取方法，其特征在于，所述对给定的脉冲进行归一化的方法包括峰值归一化或时域包络归一化。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1626549A2 (de) * 2004-08-11 2006-02-15 Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG Verfahren und Vorrichtung zum Schätzen einer Trägerfrequenz mit blockweiser Grobschätzung
CN103777199A (zh) * 2014-02-24 2014-05-07 中国科学院电子学研究所 一种调频连续波雷达系统的测距方法
CN107710323A (zh) * 2016-01-22 2018-02-16 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 使用频谱域重新取样来编码或解码音频多通道信号的装置及方法
CN108509377A (zh) * 2018-03-19 2018-09-07 东南大学 一种基于沿特征提取的脉冲信号到达时间与脉宽估计方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1626549A2 (de) * 2004-08-11 2006-02-15 Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG Verfahren und Vorrichtung zum Schätzen einer Trägerfrequenz mit blockweiser Grobschätzung
CN103777199A (zh) * 2014-02-24 2014-05-07 中国科学院电子学研究所 一种调频连续波雷达系统的测距方法
CN107710323A (zh) * 2016-01-22 2018-02-16 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 使用频谱域重新取样来编码或解码音频多通道信号的装置及方法
CN108509377A (zh) * 2018-03-19 2018-09-07 东南大学 一种基于沿特征提取的脉冲信号到达时间与脉宽估计方法

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