一种基于分数阶Fourier变换的雷达运动目标检测算法

针对雷达回波为多分量LFM信号时,时频分析存在的交叉项干扰问题,提出了一种基于分数阶Fourier变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)的伪Wigner分布(PWD).该方法通过在参数平面按阈值进行峰值搜索确定变换域阶次,再在相应的分数阶Fourier域计算PWD,有效地抑制了交叉项的干扰,有利于更好地提取信号的时频信息.仿真实验证明了在强背景噪声下该算法的有效性.     

高斯线调频小波变换及参数优化

线调频小波变换(CT)作为小波变换(WT)的一种推广,成了信号处理中的研究热点.该文推导出高斯线调频小波变换(GCT)的短时Fourier变换(STFT)计算形式.并利用分数阶Fourier变换和广义的时宽-带宽积来优化GCT的参数.与Wingner-rille分布(WVD)、短时Fourier变换(STFT)进行比较分析.仿真结果表明优化的GCT有很好的时频聚集性.     

线性调频信号分数阶频谱特征分析

线性调频信号是一种典型的非平稳信号,广泛应用于雷达、声纳、通信等领域.分数阶Fourier变换是一种新兴的时频变换,由于其独特的性质,成为线性调频信号检测与参数估计的一种良好工具.尤其是,作为一种线性变换,分数阶Fourier变换在处理多分量线性调频信号时能够避免交叉项的干扰.但是,多分量线性调频信号在分数阶Fourier域也存在相互影响的问题.为了分析该问题,研究线性调频信号在分数阶Fourier域的频谱分布特征是非常必要的.本文根据分数阶Fourier变换的定义以及分数阶Fourier变换与时频分布的关系,分析了线性调频信号在分数阶Fourier域的频谱分布特征,以及线性调频信号的分数阶频谱分布与分数阶旋转角α的变化关系;根据离散分数阶Fourier变换的实现算法,讨论了线性调频信号在离散分数阶Fourier变换条件下的分数阶频谱的分布特征,以及线性调频信号在分数阶Fourier域的能量谱的近似表达式.最后,利用LFM信号的分数阶频谱的分布特征,分析了多分量LFM信号中的信号尖峰偏移问题,并给出信号尖峰发生偏移的条件.本文为定量分析分数阶Fourier域多分量线性调频信号之间的相互影响奠定了基础,为改善分数阶Fourier变换对多分量线性调频信号的处理能力提供了参考.     

基于Wigner分布时频遮隔的信号分解算法

综合特征值分解及Wigner分布时频遮隔提出了一种信号分解算法,并推广应用于其他交叉项抑制时频表示.对于由时频面上互不重叠分量合成的多分量信号,证明了信号分量可与各分量Wigner分布之和的逆Fourier变换的特征值分解相对应;通过阈值法可从抑制交叉项时频表示获得信号时频支撑区域,以此为模板遮隔Wigner分布可减少交叉项并保持自项聚集性,其逆Fourier变换的特征值分解就可实现多分量信号分解.仿真实例分析结果表明了该理论与算法的正确性和实用性.最后分析了算法性能并拓展了其实用范围.     

基于短时分数阶傅里叶变换的谱分割算法

多分量非线性调频信号在现代通信和雷达系统中应用越来越广泛,而对其进行有效分析识别的常用算法就是短时分数阶傅里叶变换（Short Time Fractional Fourier Transform,STFRFT）.文章首先讨论了STFRFT的圆特性,证明了它基于高斯旋转窗的非圆性并给出了修正的圆的STFRFT定义;在此基础上研究了时频变换后不同时频点的谱峭度,进而推导出了区域集的谱峭度,并将该区域谱峭度作为谱图上某区域内是否含有信号点的检测因子;最后基于区域集谱峭度的区域增长算法被用于从谱图中盲分割识别出各个非线性调频分量信号.仿真实验验证了所提算法的有效性和鲁棒性.     

分数阶Fourier域中多分量chirp信号的遮蔽分析

本文从分数阶Fourier变换与时频分布的关系入手,在离散分数阶Fourier变换算法基础上导出了单分量chirp信号分数阶Fourier谱强度的近似表达,并依据分数阶Fourier变换的线性性质,得到了调频率不同的两分量chirp信号间分数阶Fourier谱相互遮蔽的量化结果,给出了图例分析,并进行了仿真验证.通过本文的分析可以知道分数阶Fourier域中调频率不同的多分量chirp信号间的相互遮蔽主要取决于各自的幅度、调频率和采样时间.当多分量chirp信号幅度、调频率确定后,可以通过延长采样时间来降低各分量间的相互遮蔽.     

基于WD和时频滑窗掩膜的SAR干扰抑制算法

窄带干扰(NarrowBand Interference,NBI)和宽带干扰(WideBand Interference,WBI)的存在将会大幅度地降低合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像的质量.本文在对NBI和WBI的时频分析基础上,提出了一种基于Wigner分布(Wigner Distribution,WD)和时频面滑窗掩膜技术的干扰抑制算法.该算法首先利用瞬时时刻重构序列与原序列之间的联系,提出了一种基于WD的高效信号重构算法.然后采用平滑伪WD分布(Smoothed Pseudo Wigner Distribution,SPWD)作为时频掩膜抑制WD的交叉项,并结合WD信号重构算法和时频平面滑窗掩膜技术提取并重构干扰信号,最后将重构的干扰信号在原始回波中对消实现干扰抑制.该算法能有效抑制SAR图像中的时变NBI和WBI,同时能够尽可能保留有用信号.仿真数据和实测数据结果分析验证了本文方法的有效性.     

一种基于多窗宽度STFT的PSWFs信号时频分析方法

固定窗宽度的短时傅里叶变换(Short Time Fourier Transform,STFT)时频分辨率是固定的,难以对频率时变的椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Functions,PSWFs)信号的时频分布特性进行全面分析.剖析了窗宽度对不同参数PSWFs信号STFT时频分布的影响,...     

基于分数阶Fourier变换的模糊函数及其在二次调频信号参数估计应用中的研究

作为处理非平稳信号的一种重要工具,模糊函数(ambiguity function,AF)已经被广泛应用于雷达信号处理、声纳技术等领域,并对线性调频信号信号的参数估计具有极好的处理能力。但对应用于众多领域的二次调频信号,模糊函数就显得无能为力了。作为Fourier变换的更广义形式,分数阶Fourier变换(Fractional Fourier transform)近年来受到了广泛关注。为解决二次调频信号的估计问题,本文研究了基于分数阶Fourier变换的模糊函数,给出了这种变换的一些新的重要性质,如共轭对称性、Moyal公式、时移性等,推导出了它与经典模糊函数、基于分数阶Fourier变换的Wigner分布、短时Fourier变换、小波变换等其他时频变换的关系。作为应用,最后本文用这种分数阶模糊函数来估计二次调频信号,应用实例的仿真结果表明了分数阶模糊函数在估计二次调频信号参数方面的可行性和有效性。      

时频分布的分辨率比较

利用时频聚集性较好的高斯函数作为标准信号,分析了短时傅里叶变换、小波变换、谱图、尺度图、Wigner-Ville分布的分辨率以及交叉项对分辨率的影响,并对它们的分辨率进行了比较;为了进行时间-尺度分布与时频分布的比较,提出了改进小波变换;在分辨率比较中,给出了几种典型情况的模拟结果.