关于通用雷达信号的时频分析与图像绘制（Matlab）

关于通用雷达信号的时频分析与图像绘制（Matlab）

最近在研究雷达信号的调制识别，所以对通用的雷达信号种类进行了时频域上的研究，下面小结给大家，从信号的原理到matlab的时频图绘制。

信号种类

这里应用的雷达信号类型有：线性调频信号（LFM），偶二次方调频信号（EQFM），Barker码二相编码信号，Frank相位编码信号，多相编码信号（P1，P2，P3，P4），后续还有三角调频连续波和正弦调频波进行补充。

各信号类型简介

线性调频信号：也就是常说的chirp信号，具体数学表达式我就不贴了，matlab基本一句搞定：

fs=2e3;
fc=randi(5,1,1)+3;
fc=fs*(1/fc);
f_start=fc;%[1/8~1/4]*fs
delta_f=randi(9,1,1)+7;
delta_f=fs*(1/delta_f);
Band=delta_f;%[1/16~1/8]*fs,可以根据自己需求调整带宽
t=1/fs:1/fs:t_pulse;%t_puls为脉冲周期，一般为1e-2即可
ylin1 = chirp(t,f_start,t_pulse,f_start+Band);%go up
ylin2 = chirp(t,f_start,t_pulse,f_start-Band);%go down

以上就是生产LFM信号的代码，分别有向上调频和向下调频的信号生成，带框可以根据自己要求的视觉效果进行调制，但要满足奈奎斯特采样原理，尤其是向上调频信号。

以上的代码只能生成一个脉冲周期的LFM，想要实现多脉冲周期的信号生成，可以在信号的生成上加一个for循环，在将信号进行相加即可。放上效果图：





偶二次方调频信号：就是频率的变化不再是线性的，也就是一句程序搞定的事情：

s=-(t_pulse):1/fs:(t_pulse)-1/fs;
ylin = chirp(s,f_start,t_pulse,f_start+Band,'q');%q
ylin = chirp(s,f_start,t_pulse,f_start+Band,'q',[],'convex');

Barker码：其实就是编码的BPSK信号，一般用这三种编码对相位进行编码：

code7=[1,1,1,0,0,1,0];

code11=[1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0];

code13=[1,1,1,1,1,0,0,1,1,0,1,0,1];

fy=2e3;%采样频率
XHCD=100;
MYSLpsk=100;
t =1/fy:1/fy:(XHCD*(1/MYSLpsk));%码元长度*每个码元的持续时间=总时间
h=code11*pi;
m=zeros(1,length(t));
time_duration=round(length(t)/XHCD);
for j=1:XHCD
m((j-1)*time_duration+1:(j)*time_duration)=h(j);
end
m=m(1:length(t));
fcpsk=randi(5,1,1)+3;
fcpsk=fy*(1/fcpsk);
spsk=exp(1i*(2*pi*(fcpsk)*t+m));%调制后的信号mpsk,其中每个码元的相位叠加不一样

附上时频图：



Frank相位编码信号：其相位变化如下：



横坐标代表了相位的位移，可以理解为码元的index,纵坐标为相位值。和Barker信号一样，只要将spsk中的叠加的相位m进行替换就行，即最初始的h进行替换。

对信号进行时频图的绘制：



ac7b



P1，P2，P3，P4：多相编码信号。这几种信号的理论和相位具体函数关系网上太多了，但现在愿意把代码共享出来的人太少了，找到几个有点参考价值的还要收费，还很贵，找了半天，后来还是自己写的代码，我会把我的多相编码信号的生成代码上传到CSDN，由于最近也需要下载点资源，所以还是稍微收取点C币，相当便宜，大家就当支持下我了。大家有需要的，可以在文章的末尾寻找下载链接。

依然把相位图展示出来，顺序是P1，P2，P3，P4.









这四种信号的时频图很接近，也贴出来（P1，P2，P3，P4）

时频方法

谈及时频方法，确实太多了，最简单的模型包括短时傅里叶变换STFT，连续小波变换CWT，双线性模型包括Wigner-ville 分布，伪平滑WVD，choi-williams 分布，最近的自适应参数模型，如ARMA模型，时频重排模型（RS），同步压缩模型SST，同步提取模型SET等等，都可以用来对信号进行时频域的分析，其中STFT,CWT的时频分辨率不足，WVD对于多分量信号的干扰项较严重，RS复杂度太高，SST和SET对瞬时频率的提取很有利，并且可以对信号进行重构，但对信号能量压缩的太过分了，导致在频点上只有一根线，不同种类信号的区分度不够，所以这里用了choi-williams分布（CWD），具体实现方法要用到matlab的时频分析工具箱，安装方法网上也很多，但我发现对于的matlab是用不了的，具体问题在于mex的步骤，根本不会出现后续的编译提示，后来发现了，将解压后的文件夹置于matlab根目录下的toolbox后，然后点击添加路径，将所有的文件夹都添加后，在命令行窗口输入

rehash toolboxcache

很简单，关于时频工具箱我也给出了下载链接，欢迎大家下载，看在我为大家总结了这么多，多多支持我的资源！谢谢！

时频分析工具箱

P1_P4信号生成和时频图绘制