1.一种IPIX雷达回波数据时频分析方法,其特征在于:包括以下步骤:S101:获取IPIX雷达回波信号x(t),并计算信号x(t)的最优旋转阶数;
S102:通过STFrFT方法处理信号x(t),在最优旋转阶数下计算信号x(t)的短时分数阶傅里叶变换,得到信号x(t)的短时分数阶傅里叶变换时频分布;
S103:根据信号x(t)的短时分数阶傅里叶变换时频分布,计算STFrFT时频谱的瞬时频率;
S104:采用SET技术,以STFrFT时频谱的瞬时频率为基础,构建同步提取算子SEO;
S105:对STFrFT时频谱进行同步提取,获得IPIX雷达回波信号x(t)高聚集度的时频分布。
2.如权利要求1所述的一种IPIX雷达回波数据时频分析方法,其特征在于:步骤S101中,获取IPIX雷达回波信号x(t),并计算信号x(t)的最优旋转阶数,具体包括:S201:计算IPIX雷达回波信号x(t)的信号调频率,记为2a;
S202:对于信号x(t),采用公式(1)计算信号x(t)的旋转角度αopt:其中,θ为调频率2a对应的角度;
S203:根据公式(2)计算信号x(t)的最优旋转阶数popt:
3.如权利要求2所述的一种IPIX雷达回波数据时频分析方法,其特征在于:步骤S102中,在最优旋转阶数下计算信号x(t)的短时分数阶傅里叶变换的方法为:选择窗函数h(τ‑t),对信号x(t)进行处理;其中,所述窗函数为高斯窗,且长度为预设值;
在最优旋转阶数popt下,根据公式(3)计算信号x(t)的短时分数阶傅里叶变换STFrFTp(t,ω):
上式中,p为旋转阶数,p≠2n,n为任意整数;α为角度参数,即旋转角度,α与旋转阶数p的关系为α=pπ/2;Kp(t,u)为核函数,其计算公式如公式(4)所示:其中, 为分数阶傅里叶变换结果的幅度;u为分数阶傅立叶变换域,简称分数域。
4.如权利要求3所述的一种IPIX雷达回波数据时频分析方法,其特征在于:步骤S103中,根据STFrFTp(t,ω),采用公式(5)计算STFrFT时频谱的瞬时频率ω0(t,ω):
5.如权利要求4所述的一种IPIX雷达回波数据时频分析方法,其特征在于:步骤S104中,采用公式(6)建立同步提取算子SEO:h′
上式中,h′表示窗函数的导数;STFrFTp (t,ω)表示信号在h′(τ‑t)下计算得到的二维矩阵(t,ω);Δω是离散频率间隔;σ=Δω/2是判定阈值,根据不同信号在时频表示中的频率间隔设定;Re(g)表示取实部。
6.如权利要求5所述的一种IPIX雷达回波数据时频分析方法,其特征在于:步骤S105中,利用SEO算子对STFrFT时频谱进行同步提取,提取时频谱中脊线ω=ω0位置的时频系数,获得高聚集度的时频分布:
SETp(t,ω)=STFrFTp(t,ω)·SEO(t,ω) (7)。
7.一种IPIX雷达回波数据时频分析系统,其特征在于:包括以下模块:最优旋转阶数计算模块,用于获取IPIX雷达回波信号x(t),并计算信号x(t)的最优旋转阶数;
第一处理模块,用于通过STFrFT方法处理信号x(t),在最优旋转阶数下计算信号x(t)的短时分数阶傅里叶变换,得到信号x(t)的短时分数阶傅里叶变换时频分布;
第二处理模块,用于根据信号x(t)的短时分数阶傅里叶变换时频分布,计算STFrFT时频谱的瞬时频率;
算子提取模块,用于采用SET技术,以STFrFT时频谱的瞬时频率为基础,构建同步提取算子SEO;
时频分布获取模块,用于对STFrFT时频谱进行同步提取,获得IPIX雷达回波信号x(t)高聚集度的时频分布。
8.如权利要求7所述的一种IPIX雷达回波数据时频分析系统,其特征在于:最优旋转阶数计算模块中,获取IPIX雷达回波信号x(t),并计算信号x(t)的最优旋转阶数,具体包括以下单元:
信号调频率计算单元,计算IPIX雷达回波信号x(t)的信号调频率,记为2a;
旋转角度计算单元,用于对于信号x(t),采用公式(8)计算信号x(t)的旋转角度αopt:其中,θ为调频率2a对应的角度;
最优旋转阶数计算单元,用于根据公式(9)计算信号x(t)的最优旋转阶数popt:
9.如权利要求8所述的一种IPIX雷达回波数据时频分析系统,其特征在于:第一处理模块中,在最优旋转阶数下计算信号x(t)的短时分数阶傅里叶变换的方法为:选择窗函数h(τ‑t),对信号x(t)进行处理;其中,所述窗函数为高斯窗,且长度为预设值;
在最优旋转阶数popt下,根据公式(10)计算信号x(t)的短时分数阶傅里叶变换STFrFTp(t,ω):
上式中,p为旋转阶数,p≠2n,n为任意整数;α为角度参数,即旋转角度,α与旋转阶数p的关系为α=pπ/2;Kp(t,u)为核函数,其计算公式如公式(11)所示:其中, 为分数阶傅里叶变换结果的幅度;u为分数阶傅立叶变换域,简称分数域。
10.如权利要求9所述的一种IPIX雷达回波数据时频分析系统,其特征在于:第二处理模块中,根据STFrFTp(t,ω),采用公式(12)计算STFrFT时频谱的瞬时频率ω0(t,ω):