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.     

一体化电子战系统中连续波干扰抑制研究

在雷达信号和通信信号一体化电子战系统中,需要处理的雷达信号和通信信号在时频域都是重叠的,存在很强的时频耦合,给信号检测带来很大的困难。讨论了作为干扰的强通信信号对宽带雷达脉冲信号非协作检测的影响,提出了一种基于分数阶Fourier变换的干扰抑制方法。该方法利用分数阶Fourier变换对不同信号的时域聚集特性,在分数阶Fourier变换域滤除干扰,提高了信号的信干比,改善系统对宽带脉冲的检测性能,该方法对存在多个通信干扰信号时仍然适用。仿真结果表明,该方法对提高系统检测宽带雷达脉冲信号的性能是有效的。     

分数阶Fourier域上非均匀采样信号的频谱重构研究

 本文研究了分数阶Fourier变换域上非均匀采样信号的重构问题.首先得到周期非均匀采样信号经非均匀分数阶Fourier变换后的频谱表达式,研究了该分数阶频谱和信号连续分数阶频谱之间的关系,并基于该关系式提出了一种分数阶Fourier域周期非均匀采样信号的频谱重构算法;其次,讨论了分数阶Fourier变换域上更加一般情况下非均匀采样信号重构问题;最后,给出了周期非均匀采样信号频谱重构的仿真结果.     

基于分数阶Fourier变换的反辐射导弹检测技术

针对反辐射导弹的检测问题,主要是消除载机信号的干扰.本文研究了单频信号和线性调频信号的分数阶Fourier变换模函数的时移特性.研究表明,单频信号和线性调频信号的FRFT模函数具有不同的时移特性.分数阶Fourier变换是线性变换,不存在交叉项,采用分数阶Fourier变换搜索匹配动目标信号,使其能量汇聚.根据以上特点本文提出了一种基于观测信号以及其时延信号的分数阶Fourier变换模之差的反辐射导弹检测方法.此方法可以有效的消除载机信号的干扰,并且对背景噪声幅度有一定的抑制作用.仿真结果表明,在低信噪比下能有效的检测出反辐射导弹.     

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.     

基于线性正则变换与短时傅里叶变换联合的时频分析方法

线性正则变换作为傅里叶变换、分数阶傅里叶变换更为广义的形式,已经在光学和信号处理等领域得到了应用.短时傅里叶变换是一种线性时频分布,避免了其他双线性时频分布中出现的交叉项干扰,是分析时频信号的有力工具.本文从线性正则变换的定义和性质出发,研究了线性正则变换与短时傅里叶变换的时频关系,提出了基于线性正则变换与短时傅里叶变换联合的时频分析方法,避免了交叉项问题能够实现chirp信号干扰抑制和多分量时频信号分离.最后用仿真实例表明,该方法是分析时频信号的有效手段.     

基于分数阶Fourier变换的机载SAR运动目标检测

该文首先建立了机载合成孔径雷达(SAR)对运动目标的回波信号模型,阐述了其本质为线性调频信号的特点。根据这种特点,提出了一种基于分数阶Fourier变换的机载SAR运动目标检测新方法,有效地消除了线性调频信号的时频耦合特性对信号检测的影响。与双线性时频分布类算法相比,分数阶Fourier变换是线性变换,在多运动目标存在的情况下,不会受到交叉项的影响。仿真结果验证了算法的有效性。     

非均匀采样信号的分数阶数字频谱研究

利用分数阶Fourier变换对实际采样过程中出现的非均匀、非理想采样信号进行了分数阶频谱分析与研究,得到了这类非均匀采样信号在分数阶Fourier变换域的数字频谱表达形式.由此进一步得到了非均匀采样Chirp信号在分数阶域的频谱表达式,并分析了非均匀采样Chirp信号在分数阶Fourier变换域的分数阶频谱性质,最后仿真结果证明了结论的正确性.     

基于分数阶傅立叶变换的WLFM信号DOA估计

本文提出了一种新的基于分数阶傅立叶变换的DOA估计算法,该算法首先将天线阵的观测信号变换到分数阶Fourier域,并将时域时变的方向向量转化为分数阶Fourier域时不变的方向向量,同时将线性调频信号解调为窄带平稳信号,然后在相应的分数阶Fourier域,利用root-MUSIC算法进行波达方向估计.理论分析与仿真结果表明,该方法算法简单,估计性能好.     

基于分数阶Fourier变换的多分量LFM信号检测

分数阶Fourier变换作为最新提出的一种分析工具,其变换域同时具有信号的时域信息和频域信息,其实质是Fourier变换的一种广义形式,较适合处理非平稳信号。文中提出一种基于分数阶Fourier变换的多分量LFM信号参数估计与分离方法。通过在分数阶Fourier域搜索峰值点来对多分量LFM信号进行检测和参数估计,同时结合逐次消去思想来分离多个未知参数的LFM信号,抑制了强信号分量对弱信号分量的遮蔽干扰。     

一种新的mc-PPS瞬时频率变化率的估计

该文在分数阶傅里叶(FRFT)计算分解的基础上,讨论了其某些步骤在信号检测中的冗余,提出了一种简化的分数阶傅里叶算法(RFRFT),详细讨论了它的几种重要性质,并结合一次相位差分法提出了乘积性RFRFT(PRFRFT)算法,实现了mc-PPS的瞬时频率变化率(IFR)估计。同时借助角度变换提高了RFRFT识别参数的分辨率。该方法运算量小,易于实现。仿真结果证实了该方法能够有效地抑制噪声和交叉项,可以适应低信噪比环境。     

DSSS系统中快变化线性调频干扰抑制算法

直接序列扩频(DSSS)系统中用分数傅里叶变换可以抑制线性调频干扰等非平稳干扰,然而快变化线性调频干扰有可能在分数傅里叶域上呈现出多个尖峰,不利于干扰的检测.分析了线性调频干扰对DSSS系统的影响,提出了利用模糊变换和分数傅里叶变换结合抑制线性调频干扰的算法,通过模糊变换选择延迟时间估计调频斜率,然后在相应的分数傅里叶域滤除干扰,克服了分数傅里叶变换在估计调频斜率时可能出现的多尖峰问题.仿真表明,此算法可以有效估计并滤除DSSS中的线性调频干扰.     

均匀圆阵多宽带LFM信号的二维DOA估计

针对均匀圆阵（UCA）,根据不同线性调频（LFM）信号在对应阶次上的分数阶傅里叶变换（FRFT）域具有能量聚集性的特点,将不同时频特性LFM信号在FRFT域分离成一系列平稳单频信号,构造出FRFT域上新的空时频分布模型数据,结合MUSIC算法,提出了一种新的均匀圆阵多宽带LFM信号的二维DOA估计。通过仿真实验验证了该方法的有效性。     

多阶次分数阶傅里叶域特征融合的主动声呐目标稀疏表示分类方法

海洋环境噪声和混响干扰严重、目标可分性差是主动声呐目标分类识别中的瓶颈问题。针对这一问题，该文基于主动声呐目标回波信号模型和分数阶傅里叶变换(FRFT)原理，推导了多阶次FRFT域特征表征形式，建立了FRFT域稀疏表示模型，提出了一种多阶次FRFT域特征融合的主动声呐目标稀疏表示分类方法。该方法通过FRFT的能量聚集性和稀疏分解的残差去除过程，达到了抑制噪声和混响干扰的目的；通过多阶次FRFT域特征的融合，增加目标之间的可分性，进而实现海洋环境中低信混比条件下的主动声呐目标分类。实验结果表明，所提方法在信混比达到0 dB的条件下，分类准确率能够达到90%以上。     

利用ASTFT谱有效抑制WVD交叉项的方法

该文分析了Wigner-Ville Distribution (WVD)中自项与交叉项相互关系,提出了一种利用自适应短时傅里叶变换(ASTFT谱)有效抑制WVD交叉项的新方法。该方法首先对信号进行ASTFT得到信号的ASTFT谱图,以确定出信号分量在时频平面内的位置,然后将ASTFT谱作为窗函数对信号的WVD进行加窗处理,从而有效消除掉WVD中的交叉项,并保留WVD的高分辨率和能量聚集性等优良特性。最后通过实例验证了该方法的有效性。     

海杂波FRFT域分形特征判别及动目标检测方法

该文研究了海杂波在分数阶Fourier变换(FRFT)域的分形特征,提出了一种基于分形特征差异的联合动目标检测方法。首先,分析了海杂波数据在FRFT域的统计特性,通过对不同极化方式下分形曲线的仿真分析,得到海杂波在FRFT域满足自相似性。其次,给出了分形参数的提取方法和无标度区间,并分析了变换阶数对分形参数估计的影响。最后,利用临近距离单元或临近时刻的雷达回波信号在FRFT域的分形维数和斜距的差值作为检测统计量,经不同极化方式下的海杂波数据验证,表明算法不仅具有良好的微弱动目标检测能力,而且能够准确估计目标的运动状态。     

基于ES-ELM和FRFT的高频地波雷达多目标自适应检测

高频地波雷达（high frequency surface wave radar,HFSWR）对于海事监测具有重要的军用及民用意义,然而在HFSWR回波信号中,待检测的目标常常淹没在海杂波和各种背景噪声中.因此,如何有效抑制杂波并实现多目标的自适应检测是HFSWR实现海事检测的关键和难点.该文提出了一种结合误差自校正极限学习机（error self-adjustment extreme learning machine,ES-ELM）和分数阶傅里叶变换（fractional Fourier transform,FRFT）的多目标自适应检测算法.算法根据相空间重构理论获得ELM的最佳状态空间,利用ES-ELM建立海杂波预测模型并对海杂波进行有效抑制;再在分数域根据目标信号的峰值集聚特征,利用Haar-like算子提取目标点的形态特征,并通过ES-ELM神经网络对目标进行自动辨识.实验结果表明,该文提出的算法具有良好的海杂波抑制能力,并可以实现海杂波背景下多运动目标的自适应高精度检测.     

基于小波包变换的分数阶光学加密技术研究

提出一种基于小波包变换(WPT)的分数阶光学图 像加密方法。利用WPT能够对图像多层次分解的特性,结合分数傅里叶变换(FRFT)的灵活性 ,将双随机相位、小波函数的类型及尺度因子和分数阶次作为密钥, 实现了图像的多重密钥加解密。同时,实现了图像小波域上的选择性加密,使加密样式变得 更灵 活多样,还增强了加密图像的抵抗恶意的攻击能力。数值模拟了加密和解密过程,分析了加 密效果和解密图像质量,验证了本文方法的可行性。     

INTERFERENCE MITIGATING BASED ON FRACTIONAL FOURIER TRANSFORM IN TRANSFORM DOMAIN COMMUNICATION SYSTEM

The method of FRactional Fourier Transform （FRFT） is introduced to Transform Domain Communication System （TDCS） for signal transforming in the paper after theoretical analysis. The method yields optimal Basis Function （BF） by FRFT with optimal transform angle. The TDCS using the proposed method has wider usable spectrum, stronger robustness and better ability of anti non-stationary jamming than using usual methods, such as Fourier Transform （FT）, Auto Regressive （AR）, Wavelet Transform （WT）, etc. The main simulation results are as follows. First, the Bit Error Rate （BER） Pb is close to theoretical bound of no jamming no matter in single tone or in linear chirp interference. Second, the interference-to-signal ratio J/E is at least 12dB more than that of Direct Spread Spectrum System （DSSS） under the same BER if the spectrum hopping-to-signal ratio is 1：20 in chirp plus hopping interfering. Third, the Eb/N0 （when estimation difference is 90% between transmitter and receiver） is about 3.5dB or about 0.5dB （when estimation difference is 10% between transmitter and receiver） more than that of theoretical result when no estimation difference under Pb = 10^-2.     

基于分数阶傅里叶变换的双基地雷达线性调频信号的参数联合估计新方法

该文提出一种双基地MIMO雷达线性调频(LFM)信号参数的联合估计新方法。在所提出的新的双基地MIMO雷达的信号模型基础上,利用分数阶傅里叶变换对线性调频(LFM)信号的能量聚集特性进行提取,根据分数阶傅里叶变换域内的峰值点对多普勒频移尺度和时延进行估计,并采用FRFT-MUSIC算法实现了线性调频(LFM)信号收发角的联合估计,实现了收发角的自动配对。仿真实验验证了算法的有效性。