基于似然函数的双曲调频信号参数估计快速算法

马碧云 元达鹏 刘娇蛟*

①(华南理工大学电子与信息学院 广州510640)

②(自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室 广州510300)

1 引言

线性调频(Liner Frequency Modulation,LFM)信号被广泛地应用于雷达侦查、地震勘测、水声通信与仿生声呐等领域，而能否准确地估计出接收信号的参数，将直接影响探测精度，所以对LFM信号的参数估计是一个近年来比较重要的研究方向，国内外学者也作了深入广泛的研究[1–5]。然而在水声环境等复杂的应用场景中，物体间的相对运动会造成多普勒效应，这种多普勒效应不仅会影响接收信号的脉冲压缩结果，也会影响接收信号的参数估计结果，因此LFM信号难以适应此类动态场景的需求。有鉴于此，研究者引入了双曲调频(Hyperbolic Frequency Modulation,HFM)信号。HFM信号不仅具有良好的脉冲压缩性能，还具有多普勒不变性[6]，即经过多普勒效应影响的接收信号仍可与匹配滤波器匹配，因此HFM信号近年来在水声等多普勒影响严重的应用领域中得到了广泛的研究，但是目前针对HFM信号参数估计问题的研究较为有限[7,8]。在参数估计问题上，最大似然估计由于其自身估计算法的精度极高，受到广大研究学者的推崇，然而最大似然估计涉及多维搜索的过程，存在因计算量大而无法直接在实际工程中使用的问题。因此本文针对HFM信号，提出一种基于似然函数的HFM信号参数估计快速方法。

本文安排如下：第1节叙述HFM信号以及其参数估计问题的研究背景以及应用意义；第2,3节将介绍HFM信号的特征，并推导HFM信号参数估计的Cramer-Rao下界，作为本文参数估计方法的性能评估标准；……