● 摘要
本课题来源于某国防预研性项目的分支项目——雷达回波消波系统研究，主要目标是在微秒级时间内，完成对雷达回波信号的检测和参数估计，即线性调频（LFM）脉冲信号的检测识别和参数估计。线性调频信号是现代脉冲压缩雷达广泛采用的信号形式，用以提高雷达的探测距离和距离分辨率。从国内外的研究情况来看，对于LFM信号快速检测和参数估计中算法的硬件验证和实现等关键技术还有待做进一步研究，特别是如何对现有算法进行改进以便适合硬件实现。因此对线性调频信号的检测和参数估计算法及其实现的研究具有重要意义。本文首先阐述了目前该线性调频信号参数估计领域中多种常见参数估计方法的原理；着眼于高频信号的快速处理，仿真分析了多种参数估计方法的算法精度、计算复杂度以及工程实现性；根据课题背景的需求，对多种算法进行研究，总结了多种算法的优劣势。然后结合短时傅里叶作计算复杂度低、工程实现性好的特点，根据该算法时频分析结果的数据结构，提出了短时傅里叶-线性回归算法构成线性调频信号参数估计方法；同时，结合离散多项相位变换法计算复杂度低，最大似然估计精度高的特点，使两算法形成优势互补，提出新的离散多项相位变换-最大似然估计LFM信号参数估计方法。最后，完成了短时傅里叶-线性回归算法以及离散多项相位变换-最大似然估计算法的FPGA设计和实现，在这过程中，提出了新的线性回归、线性调频信号自构建以及最大似然估计FPGA设计方法；并对上述两种算法在计算时间和精度进行了分析对比，两种算法各有所长，短时傅里叶-线性回归长于计算时间短，工程实现性高，离散多项相位变换-最大似然估计算法优于精度高。两种方法均在计算时间上达到微妙级别，满足课题对于速度的要求