Page 74 - 《应用声学》2024年第6期

第 43 卷 第 6 期 Vol. 43, No. 6
2024 年 11 月 Journal of Applied Acoustics November, 2024

⋄ 研究报告 ⋄

多分量双曲调频信号解卷积广义参数化时频

变换方法 ∗

王 微 1,2 鄢社锋 1,2† 杨斌斌 1,2 谭 钢 1,2 杨基睿 1,2

(1 中国科学院声学研究所水下航行器实验室 北京 100190)
(2 中国科学院大学 北京 100049)

摘要：多基地声呐系统中的接收回波是一种信号类型相同、强度不同的多分量信号。针对频域的广义参
数化时频变换 (GPTFT) 方法存在时间分辨力受到窗函数限制不利于分析多分量信号的问题，该文基于
Lucy-Richardson 解卷积算法提出了一种适用于多分量双曲调频 (HFM) 信号的高分辨频域 GPTFT 算法。首
先，该算法利用驻定相位法推导 HFM 信号频谱解析表达式，并基于此设计频域 GPTFT 的核函数，改善了核
函数失配导致时频聚集性下降的问题；其次，推导了卷积表示的频域 GPTFT，利用解卷积算法进一步提高了
频域 GPTFT 的时间分辨力。仿真实验和海试数据分析表明，该文算法相较于传统的 GPTFT 算法具有更高
的时间分辨力，并在低信噪比和低信混比情况下具有更高的处理增益。
关键词：多分量信号；广义参数化时频变换；解卷积
中图法分类号: TN972.2; TB566 文献标识码: A 文章编号: 1000-310X(2024)06-1250-15
DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2024.06.008

Deconvolved general parameterized time-frequency transform method for
multi-component hyperbolic frequency modulation signals

WANG Wei 1,2 YAN Shefeng 1,2 YANG Binbin 1,2 TAN Gang 1,2 YANG Jirui 1,2

(1 Key Laboratory of Information Technology for Autonomous Underwater Vehicles, Institute of Acoustics,
Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)
(2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

Abstract: The received echo in a multistatic sonar system is multi-component signals with the same signal
type and different intensities. Aiming to solve the problem that the time resolution of frequency-domain general
parameterized time-frequency transform (GPTFT) is limited by a window function, which is not conducive
to the analysis of multi-component signals, this paper presents a high-resolution frequency-domain GPTFT
algorithm for multi-component hyperbolic frequency modulation (HFM) signals based on Lucy-Richardson
deconvolution algorithm. First, the analytical expression of a HFM signal spectrum is derived by the stationary
phase method, and the matched kernel function for the frequency-domain GPTFT is designed to improve time-
frequency concentration which decreases when the kernel function mismatches. Then, the convolution model

2023-07-10 收稿; 2023-08-31 定稿
国家自然科学基金项目 (62192711, 61725106)
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作者简介: 王微 (1999– ), 女, 江西上饶人, 博士研究生, 研究方向: 双/多基地声呐探测。
† 通信作者 E-mail: sfyan@ieee.org