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.     

一种非均匀采样信号重构方法

针对周期性非均匀采样信号,推导了其频谱和均匀采样序列频谱之间的关系,并基于此给出了一种信号重构方法。仿真结果验证了该方法的可行性。     

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.     

分数阶Fourier域非均匀采样LFM信号的检测概率

为了减少分数阶Fourier域线性调频(LFM)信号处理的计算量,满足实时性要求,提出了一种新的非均匀采样方法.与传统的非均匀采样方法相比,该方法既解决了整个采样时段内由于过采样造成的数据冗余性,也消除了信号时变特征造成的局部冗余性.最后,应用该方法得到了非均匀采样LFM信号在分数阶Fourier变换域的频谱表达式,并对不同信噪比(SNR)条件下信号的检测概率进行了研究.结果表明,该方法具有较好的抗噪声能力.     

SAR方位向非均匀采样频谱重构算法及误差分析

SAR DPCMAB（方位向多相位中心多波束模式）能够提高方位向采样率,同时却带来非均匀采样的问题,通过频谱重构算法能够有效恢复原信号频谱。但是在SAR传感器运行过程中存在通道特性不一致、采样时刻偏差、噪声等干扰因素,导致重构后的信号出现频谱噪声,重构精度受到影响。文中通过对混叠干扰因素后的非均匀采样LFM信号进行频谱重构,分析各种干扰因素变化与重构误差的关系。通过仿真,得到了干扰条件下的重构频谱,并通过改变干扰条件进一步得到了频谱误差与干扰强度的关系曲线。仿真结果表明．超过一定阈值后,随着干扰强度的增加,重构频谱误差呈线性增长趋势,最终逼近重构前非均匀采样时的频谱误差。     

基于小波变换的非均匀采样信号频谱的研究

该文提出基于小波变换的非均匀采样信号频谱的检测方法,给出变换函数关系使得非均匀采样信号满足小波变换的两个基本条件。文中说明了小波的非均匀化过程,从均匀小波得到非均匀小波,以非均匀小波分析非均匀采样信号,得到非均匀采样信号的频谱。文中还说明了非均匀小波变换的抗混叠的原理以及对信号频谱的检测方法,最后给出实验结果。理论和实验表明,非均匀采样信号的小波变换方法是一种行之有效的非均匀采样信号的频率检测方法,使用该方法处理信号可以得到准确的频率估计效果。     

基于非均匀采样重构的图像插值算法

在大规模集成电路实现图像缩放时,通常使用的算法是插值。基于信号的非均匀采样重构算法,提出了一种新的图像插值算法[1]。该插值算法所使用的基函数是基于余弦和函数。本算法同其他算法相比,在插值基函数长度相同的情况下,本算法的性能最好。相较其他算法,本算法保持了图像中更多的高频分量,同时减少了插值过程中的图像混淆效应。同时并没有增加插值所需的运算资源。     

非均匀采样下小信号检测与重构的陷波方法

非均匀采样由于其具有不受采样频率限制和抗混叠等优点,使得其应用十分广泛.但非均匀采样会引起频谱噪声,使得信号中的幅度小的频率成分不易检出.本文分析了非均匀采样引起频谱噪声的原因,根据非均匀采样检测得到的大幅度信号,应用陷波器将其消除,降低频谱噪声,从而检测和重构出小信号.文中详细说明了陷波方法的原理以及陷波器在非均匀采样下的应用,最后给出实验结果.理论和实验表明,采用陷波方法可以检测和重构出非均匀采样下的小信号.     

基于分数阶Fourier变换的一种新的非均匀采样方法

由于采样设备和被采样信号的限制,完全均匀采样是无法实现的,因此不得不进行非均匀采样.根据信号的时变特征,在信号的低频部分,用较低的频率对信号进行采样;在信号的高频部分,用较高的频率对信号进行采样.在此基础上,应用分数阶Fourier变换对非均匀采样Chirp信号进行分析,得到非均匀采样Chirp信号在分数阶Fourier变换域的频谱表达式,并分析其在分数阶域的频谱性质.该方法解决了整个采样时段内由于过采样造成的数据冗余性,满足了实时性要求,且具有较好的抗噪声能力.这里提出的非均匀采样方法满足了采样定理的要求,并得到了均匀采信号在分数阶域的频谱表达式.     

非均匀采样的频谱研究

非均匀采样的一个很大的优点就是它具有抗频率混叠的性能[],首先从均匀采样讨论由采样而引起的频谱混叠现象,在均匀采样和非均匀采样的频谱图对比中讨论两种采样方式引起的不同的频谱混叠现象,从对比中分析非均匀采样方式的优势。从最简单的非均匀采样方法逐步深入到完全随机的非均匀采样方法,研究由于采样方法的改变对数字信号频谱的影响。最后可以看到非均匀采样的方法可以将混叠信号的频谱降低到完全不影响对真实信号的检测。     

基于FRFT的风廓线雷达间歇杂波抑制

风廓线雷达回波信号中的间歇强杂波严重干扰了大气湍流回波信号的识别和频谱估计。为了抑制该类杂波,提出了基于分数阶Fourier变换（FRFT）的杂波抑制方法,该方法利用间歇强杂波在分数阶Fourier频率域的能量聚集特性,通过窄带带阻滤波器在分数阶Fourier频率域滤除杂波,且对杂波滤除后的信号进行时域重构进而得到杂波抑制后回波信号的频谱图。与未进行杂波抑制回波信号的频谱图相比,间歇杂波部分被抑制明显。理论及仿真实验结果证明了该方法的有效性。     

基于共轭FRFT模对消的反辐射导弹检测

分析了载机回波信号和ARM回波信号以及它们的共轭信号的FRFT幅值特性,并利用此特性提出了一种基于共轭FRFT模对消的ARM目标检测方法。该方法利用ARM回波信号在最佳变换角度有较好的能量聚集,而其共轭信号在此最佳变换角度没有能量聚集;载机回波与其共轭信号在FRFT域关于原点对称的特点,利用两者FRFT模之差对消部分杂波,在保证信号能量基本不被削弱的前提下达到抑制载机干扰和杂波干扰、提高检测概率。IPIX雷达数据实验表明该方法在低信杂比条件下有较好的检测性能。     

基于载机信号重构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。提出一种基于栽机信号重构的反辐射导弹检测技术。首先,在频域估计出载机信号的多普勒频率以及幅度后,重构载机信号,并在分数阶Fourier域消除载机信号;最后结合载机信号和反辐射导弹信号在分数阶Fourier域的差别,有效地排除载机信号残余的干扰并检测出反辐射导弹。该方法不需要估计栽机信号的相位,因此简单易行。仿真证实,该方法可以有效地消除栽机信号干扰,并能检测出反辐射导弹。     

基于FFT系数的正弦信号频率估计算法

针对基于FFT系数实部的频率插值算法在峰值谱线相位接近于±π/2时频率估计误差较大的问题,提出了一种改进的正弦信号频率估计算法。该算法首先利用FFT系数的实部和虚部序列索引出峰值谱线位置,然后根据峰值谱线的相位,选取实部与虚部序列中幅度较大的序列进行频率插值。仿真结果表明：在信噪比为3 dB、采样点为128的情况下,整个频段上归一化频率估计误差均方根小于0.02,接近Cramer Rao下限,整体性能优于基于FFT系数实部的频率插值算法和Rife算法。改进的算法频率估计精度高,计算量小,易于硬件实现。     

特征分解型离散分数阶Fourier变换

分数阶Fourier变换作为Fourier变换的广义形式,广泛应用于科学计算和研究,离散分数阶Fourier变换是其得以应用的关键。特征分解算法是由可交换对角矩阵得到近似连续Hermite-Gaussian函数的特征向量,再对Hermite-Gaussian函数进行加权和运算。对一种基于数特征分解的方法进行了改进,并进行计算机仿真。仿真结果表明所得的Hermite-Gaussian函数与连续函数的近似度更为优异,从而提高了离散分数阶Fourier变换的近似度。     

基于FRFT的线性调频信号欠采样快速检测方法

采用分数阶Fourier变换对线性调频信号(Linear Frequency Modulation,LFM)进行检测与参数估计时,由于信号的特征未知,需要运用二维搜索方法确定分数阶Fourier变换的最佳旋转角度.该方法运算量巨大.为减少运算量,本文推导了欠采样前后LFM信号的分数阶Fourier变换最佳能量聚集旋转角度关系,证明了无噪LFM信号的调频率估计可以完全不受Nyquist采样定理的限制;通过推导分析欠采样含噪LFM信号在最佳分数阶Fourier域的信噪比,给出了欠采样倍数M对LFM信号检测的影响及其选取原则;最终提出一种基于欠采样理论的LFM信号快速检测方法.实验结果表明,当M选取合适时,利用原始信号的欠采样样本即可对LFM信号实现有效检测,快速确定其调频率.     

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。     

基于FFT的有源欺骗干扰抑制

基于DRFM的干扰机转发的有源欺骗干扰由于具有目标回波相似的脉压增益和目标行为,严重影响了雷达获取真实目标信息的能力。针对该类干扰,根据雷达接收机匹配滤波器得到雷达回波脉压信号矩阵,对该脉压信号矩阵按行FFT得到雷达回波脉压信号频谱矩阵。基于该脉压信号频谱矩阵目标回波频点估计设置带通滤波器,并对脉压信号频谱矩阵滤波得到目标回波脉压信号频谱矩阵估计。对该目标回波脉压信号频谱矩阵按行IFFT得到目标回波脉压信号矩阵,从而得到了基于FFT的有源欺骗干扰抑制方法。仿真结果表明当雷达回波脉冲数为60时,在SwerlingI目标起伏下,该算法干扰抑制深度为20dB左右。在SwerlingII目标起伏下,该算法干扰抑制深度为19dB左右。     

基于“魂芯一号”的雷达信号处理机设计

以4片"魂芯一号"国产高性能DSP处理器和FPGA为核心,设计了一种新型通用雷达信号处理机。处理机采用高速链路口实现4片DSP处理器之间的点对点通信,采用Altera公司的高端FPGA芯片作数据预处理和接口协议转换。该处理机具有很高的运算性能和数据交换能力,并具有较好的通用性、可重构性和扩展性。通过运算性能测试,并在信号处理机上实现某数字阵列雷达信号处理,验证了"魂芯一号"的性能和应用价值。