实现分数阶傅里叶变换的光学系统及其应用

在综合了国内外有关文献的基础上,简述了分数阶傅里叶变换的发展过程。利用光学传输矩阵分析了分数阶傅里叶变换的3个基本的光学实现系统。对分数阶傅里叶变换的应用现状进行了归纳总结,同时就其发展方向做出了展望。     

基于短时分数阶傅里叶变换的 含噪信号特征提取

通过对比噪声背景下短时傅里叶变换和短时分数阶傅里叶变换的时频分辨能力,进一步明确了短时分数阶傅里叶变换对频率时变信号的独特优势。研究了短时分数阶傅里叶变换的窗口滑动方式对瞬时频率估计的影响,可以发现:首先,在调频率较大或是变化剧烈时,短时分数阶傅里叶变换具有更好的鲁棒性;其次,在基于短时分数阶傅里叶变换的瞬时频率估计,实际应用中应主要采用以第一采样时刻作为估计值的逐点滑动方式。     

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。     

分数阶Fourier域非均匀采样Chirp信号的频谱研究

文中提出了一种自适应非均匀采样方法,并利用分数阶Fourier变换对这类非均匀采样信号在分数阶域的频谱进行了分析和研究,得到了这类非均匀采样信号在分数阶域的数字谱表达式;进一步得到了非均匀采样Chirp信号的分数阶频谱表达式;最后,通过仿真验证了结论。     

自傅里叶物体的自成像及高斯光束的空间自变换

根据傅里叶变换理论,首先详细论述了自傅里函数的自傅里叶变换性质和各种构造法则,其次讨论了自傅里叶物体的空间自成像特性,进一步从及高斯光束的空间自变换特性出发,解释了高斯光束在空间的传播机制.     

一种多分量chirp信号阵列检测新方法

提出了一种多分量chirp信号检测与参数估计的新方法。该方法利用天线阵列的空间特性,通过阵列平均在分数阶傅里叶域中引入加权函数来降低噪声、抑制不同源信号之间的相互干扰。和单阵元方法相比,文中方法大大提高了多分量chirp信号检测和参数估计的性能,仿真结果证明了方法的有效性。     

FRFT域能量谱模拟电路故障特征提取方法

故障特征提取是模拟电路故障诊断的关键技术之一,为了提高故障特征的可诊性,提出 1种基于分数阶傅里摘叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)域能量谱的模拟电路故障特征提取方法。首先,采集测试节点电压信号并将其映射到不同的 FRFT域空间中(p从 0变化到 1);然后,计算所有 FRFT域空间中的能量谱峰值并将其作为故障特征;最后,将归一化后的特征用于训练最近邻分类器进行诊断验证。与现有的 FRFT故障特征提取方法相比,该方法减少了计算量,且提取的特征能够在所有 FRFT域中更全面地反映不同故障响应信号的细微差异,有利于提高故障特征的可分性。在仿真和物理电路上进行了验证,实验结果表明:所提方法能提高故障诊断准确率,且时间复杂度有明显改善。     

基于分数阶模糊函数延时对消的海面运动弱目标检测

研究了分数阶模糊函数的时移特性,根据此特性提出了基于分数阶模糊函数延时对消的海面运动弱目标检测方法.通过对IPIX实测数据验证表明,该方法在增加目标与杂波FRFT峰值差、提高信杂比以及检测概率等方面都明显优于仅对回波作分数阶模糊函数.设置适当的恒虚警检测门限,该检测方法能够达到更好的检测效果.     

仅基于相移检测的机载直接测距方法

通过将相位-距离方程与多普勒频移相融合,并利用在到达角和前置角之间的互余关系,得到了相移与相位差变化率、多普勒频移及变化率之间的函数关系。在此基础上,进一步导出了径向加速度和切向速度的相移检测公式,由此即给出了仅基于相移检测的机载直接测距公式。新的测距方法不仅检测方法简单,而且具有可实现实时探测,不需要限定机载站作匀速直线运动等特点。     

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Fourier变换的微弱LFM信号检测

为了提高侦察系统对微弱LFM信号的检测能力,文章提出了一种基于分数阶Fourier变换的微弱LFM的检测方法。首先,分析LFM信号在离散分数阶Fourier变换计算条件下的输出信噪比,得出当观测信号的采样点数增大时,分数阶Fourier变换可有效改善输出信噪比。利用该结论,提出了通过提高信号的采样频率或者对已采样信号作插值的方法,改善分数阶Fourier变换对微弱LFM信号的检测。最后,仿真验证该方法是有效的。     

基于FRFT的雷达信号chirp基稀疏特征提取 及分选

 特征分析是雷达信号分选识别的基础,利用稀疏分解思想对新体制雷达信号进行特征提取是一个新的研究方向。本文以分数阶Fourier变换的核函数作为稀疏分解的chirp基函数,将具有相近特征参数的chirp基函数构成基函数族用于稀疏分量提取,推导了在分数阶Fourier域基于匹配跟踪的chirp基函数族稀疏分解公式,然后利用chirp基稀疏分量的调频率和初始频率构成特征参数序列,将雷达信号脉冲分成5大类进行分选和识别,仿真分析验证了推导结果的有效性。结果表明对于具有线性或曲线时频特征的雷达信号在信噪比为-3 dB,采样频率为500 MHz,观测时间为2 μs,调频率不超过100 MHz/μs时,仍然具有95%的正确分选概率。     

海杂波FRFT域分形特征在动目标检测中的应用

文中研究了海上动目标雷达回波与海杂波在分数阶Fourier域(FRFT域)的分形特性,利用两者幅值起伏程度的不同,提出了一种基于FRFT域分形维数差异的动目标检测方法。该方法以处处连续而不可导的非平稳不规则信号模型——分数布朗运动作为FRFT域分形模型,通过仿真分析实测海杂波数据的分形曲线,证明海杂波在FRFT域的无标度区间内具有分形特性。提取出FRFT域海杂波与动目标回波的分形维数,并利用其固有的差异进行目标检测。经不同极化方式下海杂波数据仿真,验证了算法的有效性。     

分数阶Fourier变换在某型涡轴发动机喘振分析中的应用

基于分数阶Fourier变换(FRFT)时-频分析理论的特点, 构造信号验证了FRFT能解除时频偶合的特性.在此基础上, 采用FRFT对某涡轴发动机典型的喘振试验数据进行喘振特征信号提取, 然后基于有效特征信号的FRFT功率谱进行喘振瞬时频率的估计.结果表明:利用旋转角与喘振特征相匹配分数阶Fourier变换的能量聚集特性, 能有效提取发动机喘振特征信号, 并能利用FRFT结果, 采用最优信号提取旋转角下的FRFT功率谱进行喘振瞬时频率的估计.      

基于PD处理技术的雷达弱信号检测方法

针对脉冲跟踪测量雷达普遍存在的远距离弱信号检测能力不足的问题,基于PD（PulseDoppler,脉冲多普勒）雷达的杂波抑制与信号处理技术,提出脉冲雷达中的弱信号检测方法;详细分析了在脉冲跟踪测量雷达中应用PD处理技术的可行性,得出在一定约束条件下,可将PD处理技术运用于脉冲跟踪测量雷达,并提出了具体实现方法;最后,通过数据仿真和脉冲雷达实际测量数据进行验证,结果表明该方法能有效提高信噪比。     

基于脉组间频率步进的合成超宽带距离像及速度分析

 对脉组间频率步进信号进行信号处理可直接获得合成超宽带(UWB)距离像及目标速度信息,但由于多普勒色散引入的快速傅里叶变换(FFT)输出失配误差和距离多普勒耦合,导致距离像的失真。介绍消除多普勒色散的影响的方法,分析且补偿距离多普勒耦合对距离像的影响,进一步讨论由测速误差产生的补偿量化误差对距离像的影响,并推导由此导致的距离走动公式。提出的迭代二分逼近法使速度分辨提高 N 倍( N 为脉组个数),从而得到目标真实高分辨距离像。仿真实验结果表明多普勒色散得到消除且 N 的选取更加灵活。