利用分数阶Fourier域滤波的机载SAR多运动目标检测

 强度相差较大的多运动目标检测是机载合成孔径雷达 ( SAR)技术的一个重点和难点,传统的频域滤波和现代的时频分布方法都无法解决这个问题。首先分析了机载 SAR运动目标回波本质上为线性调频信号,据此提出一种基于分数阶 Fourier域滤波的运动目标检测新方法,并且应用逐次消去的思想有效地解决了强度相差较大的多目标检测问题。仿真的结果验证了算法的有效性。     

基于周期FRFT的多分量LFMCW雷达信号分离

 多分量线性调频连续波(LFMCW)信号的截获和特征提取是雷达情报侦察的难点,为了实现对多分量LFMCW信号的快速检测和有效分离,提出了一种基于周期分数阶Fourier变换(PFRFT)的多分量LFMCW雷达信号分离新方法。首先介绍了PFRFT,分析了PFRFT和FRFT之间的关系,讨论了LFMCW信号的PFRFT特征。然后给出了一种离散PFRFT的计算方法,结合周期分数阶Fourier域(PFRFD)的窄带滤波和CLEAN算法实现了多分量LFMCW信号的分离。仿真结果表明:①PFRFT的计算效率较周期Wigner-Hough变换(PWHT)具有明显优势;②LFMCW信号分量在特定PFRFD中具有能量峰值,分离后能较好保留时频特征;③当两个LFMCW信号分量的功率相差较大时,适合在PFRFD分离,反之适合在时域分离;④当信噪比(SNR)为0 dB时,两个具有相同功率的LFMCW信号分量分离后,与初始信号分量的相关系数都达到了0.9以上。     

基于改进ICPF的多分量LFM信号参数估计

针对线性调频信号参数估计中搜索匹配过程带来的计算量问题,提出一种基于改进ICPF的多分量线性调频信号参数估计方法。给出了一种基于非均匀快速傅立叶变换的ICPF改进算法,利用改进的ICPF算法估计线性调频信号的调频率,利用解线频调方法估计中心频率和幅度。方法避免了参数估计过程中的搜索匹配过程,计算复杂度低,在低信噪比条件下具有较好的估计性能。仿真结果验证了方法的有效性。     

基于STFRFT的LFM引信抗欺骗干扰方法

针对线性调频脉冲压缩引信易受转发式假目标欺骗干扰问题,提出了基于短时分数阶傅立叶变换(STFRFT)的抗欺骗干扰方法。首先,通过分数阶傅立叶变换将回波信号与欺骗干扰各分量信号进行分离;再利用相同调频率的LFM信号经短时分数阶傅立叶变换后最大幅值与窗函数宽度成线性关系,而不同调频率的最大幅值不随窗函数宽度变化的特点,有效分辨假目标欺骗干扰,正确检测目标回波信号;最后,通过仿真证明了方法的正确性,并验证所提方法具有良好的抗欺骗干扰效果。     

在单脉冲内利用Hough-Ambiguity变换估计目标加速度研究

根据雷达发射恒定载频信号时匀加速目标的回波为线性调频（LFM）信号的特点,研究了在单脉冲内基于Hough—Ambiguity变换（HAT）估计目标径向加速度的问题。首先,采用Hough—Ambiguity变换得到信号的调频斜率;进而,根据调频斜率估计出目标径向加速度;最后,仿真实验结果验证了方法的有效性。     

采用DDS技术实现宽带线性调频源的研究

主要研究了机载合成孔径雷达中宽带线性调频源设计的有关问题。为获得500MHz带宽且质量良好的线性调频信号,采用了直接数字频率合成(DDS)技术、正交调制(I/Q)和宽带线性滤波技术,并在电路实现过程中,重点解决了信号在变换、传输和滤波时幅相波动控制的难点问题。     

基于周期Wigner-Hough变换多相编码连续波雷达信号检测算法

为提高雷达侦察截获接收机对多相编码连续波弱信号截获能力,提出了一种基于周期Wigner-Hough变换（Periodic Wigner-Hough Transform,PWHT）的多相编码连续波信号检测算法。研究了线性调频连续波信号的PWHT及性质;分析了多相编码连续波信号时频主脊线的类似线性调频连续波特征;推导了高斯白噪声在PWHT域的统计分布特征,根据多相编码连续波信号与线性调频连续波的相似性,提出了基于PWHT的多相编码连续波信号检测算法,给出了实现流程,并计算出其检测性能和参数估计性能仿真的仿真结果。仿真结果表明：该算法较已有的其他多相编码信号检测算法有更好的弱信号检测能力,最小可检测信噪比至少可以降低3dB,并随着观测时间延长而进一步降低;其参数估计精度具有渐进最优的性质。     

稳健的宽带信号接收波束形成方法

对于宽带信号接收波束形成,为了降低阵列中各传感器接收通道时延和相位不一致性对性能的影响,提出了一种稳健的宽带信号接收波束形成方法。首先根据接收波束指向对阵列中各传感器信号的空间时延差进行补偿,然后利用短时傅立叶变换对阵列中各传感器信号进行子频带划分,并对各子频带所有传感器信号的时延和相位进行调整并相干合成,最后将相干合成后的子频带信号综合为宽带时域波束。针对宽带线性调频信号的计算机仿真实验表明,相比于传统的波束形成方法,所提方法能够显著提高宽带信号的合成效率。     

调频连续波SAR改进的频率尺度变换算法(英文)

本文提出了一种调频连续波SAR改进的频率尺度变换算法。调频连续波SAR在运动过程中持续不断地发射和接收信号,这种运动导致了回波信号的伸缩,对波前重建产生了严重的影响。推导了回波信号模型,给出了信号的距离-多普勒域表达式,分析了由于天线不断运动而导致的相位变化与方位向频率之间的关系。改进的频率尺度变换算法补偿了这种相位变化,实现了目标的精确成像,仿真结果表明了分析的正确性和算法的有效性。     

基于参数优化变分模态分解的瞬时模态参数识别

针对变分模态分解的模态数和二次惩罚因子难以确定的问题,提出了基于正交性指标、能量比值和变分能量熵的参数优化算法;对于分解得到的单分量信号,发展了基于多项式调频小波变换的瞬时频率识别方法和基于能量法的瞬时阻尼比识别方法。开展了三自由度时变结构仿真研究和时变钢梁实验研究。研究结果表明：优化后的变分模态分解法能够精确分离多自由系统的各阶时变分量,具有较强的抗噪性能;基于多项式调频小波变换的瞬时频率识别方法具有很强的时变频率追踪性能、抗噪声能力强,时变频率识别精度高,平均误差不超过1%;能量法能够较准确地识别结构的瞬时阻尼比,识别误差保持在10%左右,抗噪优势明显。     

基于独立成分分析的混合LFM信号检测

混合LFM信号广泛存在于实际信号环境巾,对其检测极其重要。对有严重交叉项的混合LFM信号的检测十分困难,因此提出了一种基于独立成分分析的混合LFM信号检测法。通过盲源分离提取各独立成分,利用时频分布矩阵的联合对角化法抑制交叉项,再由各成分信号自项求和重构Wigner-Ville分布,采用Wigner-Hough检测各LFM成分。分析了Wigner-Hough变换输入信噪比和输出信噪比的关系,仿真验证了算法的有效性,得出随着样本点数的增加,在低信噪比条件下,能获得好的检测性能的结论：     

Detection of polyphase pulse compression waveforms using the radon-ambiguity transform

The recently developed Radon-ambiguity transform (RAT) detects unknown linear frequency modulated (LFM) signals by computing line integrals through the origin of the signal's ambiguity function (AF) magnitude. It is shown that this method also detects the step LFM and frequency-derived polyphase pulse compression waveforms with varying performance degradation. Simulations are provided to estimate the detection loss relative to the LFM.     

基于FRFT和相位差分算法的信号特征提取

基于分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)算法的信号识别方法已广泛应用于雷达信号处理领域,相位差分算法对于检测相位编码信号尤为高效。基于 FRFT和相位差分法的信号检测算法已被提出,但在较低的信噪比下该算法并不能准确识别 LFM、LFM-BPSK信号。针对低信噪比背景下该算法性能较差的问题,给出 1种改进的算法,并通过加入多相编码信号的识别,扩大其适用范围。仿真验证结果表明,提出的算法不仅较原有算法能在较低信噪比条件下有效检测 LFM、BPSK、Frank3种单一调制方式的信号,还能检测出复杂调制的 LFM-BPSK信号。     

基于分数阶傅里叶变换的GNSS接收机抗线性调频干扰技术研究

研究了分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)抗线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)干扰技术,提出了一种基于FRFT域幅度一阶矩的逐精度求取最佳变换阶次的方法,并针对连续LFM干扰提出了一种求取最佳变换阶次的策略。同时针对全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)中的LFM干扰,对信号的预处理、阈值的自适应选取做了研究与分析,给出了相应的处理方法。仿真结果表明,该方法能够减少抗连续LFM干扰时求取最佳变换阶次的计算量,而且可以有效抑制GNSS接收机中的LFM干扰。     

基于切片熵权的WHT多LFM信号识别方法

为提高在低信噪比与先验信息不足条件下对线性调频(LFM)信号识别能力,借鉴信息论中的熵权法改进WHT(Wigner-Hough Transform),提出了一种基于切片熵权的WHTE(Wigner-Hough Transform based on Entropy)算法。推导出LFM信号的WHT与对应特性,将WHT变换域内极半径和角度切片的熵值来转换为权重因子,进而对每个切片进行加权处理,采用双层权重以弱化噪声与干扰项的影响,并推导出LFM信号与高斯白噪声在WHT维度内不同假设条件下的概率密度分布函数,构建了对于LFM信号WHT后恒虚警检测的完备流程。通过理论分析与公式推导论证了算法的可行性,并与WHT、分数阶傅里叶变换与周期WHT算法的仿真对比,验证了算法的有效性,凸显WHTE算法能够在强噪声背景下与没有先验支撑时实现对LFM信号的良好检测。     

Modeling and parameter identification of linear time-varying systems based on adaptive chirplet transform under random excitation

In this paper, a time–frequency algorithm based on adaptive chirplet transform for parameter modeling and identification of Linear Time-Varying (LTV) systems under random excitation is presented. It is assumed that the solution of responses of LTV structures is expressed as the sum of multicomponent Linear Frequency Modulated (LFM) signals in a short-time. Then the measured acceleration response is used to perform the adaptive chirplet transform, in which an integral algorithm is employed to reconstruct the velocity and displacement responses. The vibration differential equation with time-varying coefficients is transformed into a simple linear equation. Furthermore, for systems under random excitation, the input–output relation based on correlation function is also derived to estimate the parameters including physicals parameters and instantaneous modal parameters. The full procedure of the method is presented and validated by using simulated responses. The results show that the presented method is accurate and robust for various LTV systems under random excitation.     

宽带信号去斜脉冲压缩处理方法的研究

宽带信号广泛应用于雷达、导航和卫星通讯等领域。宽带信号的传统接收处理方法主要是采用匹配滤波或子带分割技术。本文用去斜脉冲压缩处理方法处理宽带信号,给出了具体的实现结构和改进措施,分析了如何选择系统的信号采样频率,同时还给出了脉压波形的仿真结果及性能分析。实验表明:对中心频率为9.5GHz、带宽1.3GHz、脉冲宽度30μs的宽带线性调频信号,采用该方法处理只需90MHz采样数据率,大大降低了数据采集的难度。     

改进Hilbert-Huang变换及其在转静子碰摩仿真中的应用

针对Hilbert-Huang变换(HHT)的不足,应用时间序列重构矩阵奇异值分解的能量分析方法改进了HHT,并提出了用来识别伪固有模态函数(IMF)的方法.利用仿真信号检验了改进HHT的效果.将改进后的HHT应用到某双转子航空发动机轻碰摩故障仿真试验结果的检测中,并与改进前HHT和小波分析的结果进行了比较,得出了改进后的HHT具有有效分离出微弱信号分量等优势,且能比小波变换更好地确定碰摩的存在.