Improvement on polynomial Wigner-Ville distribution for detecting higher-order polynomial phase signal

To detect higher order polynomial phase signals (HOPPSs), the smoothed-pseudo polynomial Wigner-Ville distribution (SP-PWVD), an improved version of the polynomial Wigner-Ville distribution (PWVD), is pre-sented using a separable kernel. By adjusting the lengths of the functions in the kernel, the balance between resolution retaining and interference suppressing can be adjusted conveniently. The proposed method with merits of interference terms reduction and noise suppression can provide time frequency representation of better readability and more accurate instantaneous frequency (IF) estimation with higher order SP-PWVD. The performance of the SP-PWVD is verified by computer simulations.     

用于多分量线性调频信号的自适应核分布

首先分析了自适应高斯核函数的局限性,并作了改进,同时给出了其参数估计方法。然后,基于线性调频信号模糊度函数特征,提出了一种新的自适应核函数。两种新的核函数的宽度对信号长度具有自适应能力,所以在获得了一定的交叉项抑制能力的同时,避免了较大的信号自项能量损失。不仅对更一般的多分量线性调频信号具有适用性,而且简化了参数的求解。因而,相对于自适应高斯核函数而言,两者性能更优。仿真结果验证了本文方法的有效性。     

New method of time-frequency representation for ISAR imaging of ship targets

Inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging of ship targets is very important in the national defense. For the high maneuverability of ship targets, the Doppler frequency shift of the received signal is time-varying, which will degrade the ISAR image quality for the traditional range-Doppler (RD) algorithm. In this paper, the received signal in a range bin is characterized as the multi-component polynomial phase signal (PPS) after the motion compensation, and a new approach of time-frequency representation, generalized polynomial Wigner-Ville distribution (GPWVD), is proposed for the azimuth focusing. The GPWVD is based on the exponential matched-phase (EMP) principle. Compared with the conventional polynomial Wigner-Ville distribution (PWVD), the EMP principle transfers the non-integer lag coefficients of the PWVD to the position of the exponential of the signal, and the interpolation can be avoided completely. For the GPWVD, the cross-terms between multi-component signals can be reduced by decomposing the GPWVD into the convolution of Wigner-Ville distribution (WVD) and the spectrum of phase adjust functions. The GPWVD is used in the ISAR imaging of ship targets, and the high quality instantaneous ISAR images can be obtained. Simulation results and measurement data demonstrate the effectiveness of the proposed new method.     

利用对称阵实现宽带线性调频信号DoA估计

提出了一种利用对称阵实现宽带线性调频(LFM)信号DoA估计的新方法。该方法通过计算对称阵元偶之间的互Wigner Ville分布,建立时频域的阵列信号模型,并用修正的总体最小二乘 相干信号子空间方法(MTLS CSM)获得DoA估计。该方法由于充分利用了Wigner Ville分布的时频滤波特性,因此能有效实现多个线性调频信号的DoA估计,在低信噪比情况下仍有较高的估计精度。同时该方法还具有DoA不受扇区限制,计算简单等优点。计算机仿真证实了方法的有效性。     

基于均匀圆阵时频干涉仪的LFM信号二维测向算法

提出了一种基于均匀圆阵时频干涉仪的线性调频(linear frequency modulation, LFM)信号二维波达方向估计算法。首先利用LFM信号时频聚集性非常好的特点,对阵元的输出进行互维格纳〖CD*2〗威尔分布(Wigner-Ville distribution, WVD)计算,然后提取互WVD时频冲激点的相位,从而得到包含信号到达角的方程组,解算出信号的到达角。通过选取不同的阵元对组,采用模糊数搜索的算法进行解模糊运算,最终完成信号到达角的估计,仿真实验验证了算法的有效性。     

Multicomponent Chirp Signal Detection Using Fractional Fourier Analysis

1.INTRODUCTIONMulticomponentchirpsignaldetectionisfrequeotlyencounteredinapplicationsuchasradar,sonar,acousticandseismicsignalprocessing.Duringthepastfewyearstmanymethodswereproposedtoinvestigatethisproblem[l~3],andthetime-frequency-basedmethodshaveat-tractedconsiderableattentionandproventhemselvestobeeffectiveamongothertechniques.Theshort-timeFouriertransform(STFT)methodsuffersfromthelowfrquencyresolutioninducedbythenarrowtimewindow[3l.ThejointWigner-VilledistributionandHoughtrans-.fo…     

基于LPFT-MUSIC的窄带多项式相位信号波达方向估计方法

基于局部多项式傅里叶变换（local polynomial Fourier transform, LPFT）,提出了一种新颖有效的窄带多项式相位信号波达方向估计算法。虽然LPFT比Wigner-Ville分布运算复杂,但该变换具有更优的瞬时频率估计能力、较低的交叉项影响,及处理多项式相位信号的能力。理论分析表明,本文方法的信噪比提升能力优于基于Wigner-Ville分布的传统时频子空间多重信号分类（multiple signal classification, MUSIC）法。仿真实验验证该方法的性能。     

检测多项式相位信号的时频综合方法

多项式威格纳分布是一种高精度的多项式相位信号检测方法,但是对噪声敏感,多信号情况下受交叉项困扰。而短时傅里叶变换对噪声不敏感,没有交叉项问题,但时频分辨率较低。首先构造了一组高效6阶多项式威格纳分布,将多项式威格纳分布与短时傅里叶变换的结果按照"与"操作和"滤波"操作相综合,得到高分辨的多项式相位信号时频分布。仿真结果表明,不同时频分析方法综合能够在低信噪比的条件下检测到多项式相位信号。     

Multi-component LFM signal detection and parameter estimation based on Radon-HHT

A new method is proposed to analyze multi-component linear frequency modulated （LFM） signals, which eliminates cross terms in conventional Wigner-Ville distribution （WVD）. The approach is based on Radon transform and Hilbert-Huang transform （HHT）, which is a recently developed method adaptive to non-linear and non-stationary signals. The complicated signal is decomposed into several intrinsic mode functions （IMF） by the empirical mode decomposition （EMD）, which makes the consequent instantaneous frequency meaningful. After the instantaneous frequency and Hilbert spectrum are computed, multi-component LFM signals detection and parameter estimation are obtained using Radon transform on the Hilbert spectrum plane. The simulation results show its feasibility and effectiveness.     

具有三维转动目标的ISAR成像新方法

传统的逆合成孔径雷达(inversesyntheticapertureradar,ISAR)距离 多普勒成像算法基于目标平稳飞行假设。当目标作机动飞行时,转速和转轴经常是时变的,采用传统方法成像会使图像模糊,甚至无法辨识。为此需要分距离单元进行时频分析,得到距离 瞬时多普勒图像。采用重排后的平滑伪Wigner Ville分布(smoothedpseudoWigner Villedistribution,SPWVD),既克服了WVD交叉项严重,不能正确成像的缺点,又克服了SPWVD降低时频集聚性,不能准确定位的缺点。仿真结果表明,该方法对机动目标能得到高质量的雷达图像。     

基于时频自适应最优核的时频分析方法

为了抑制多分量信号中同时间点各分量信号引起的交叉项干扰,提出了一种新的时频分析方法--时频自适应最优核时频表示。与以往的基于信号时频表示和时间自适应最优核时频表示不同,该方法通过对Wigner-Ville分布做二维加窗傅里叶变换以得到局部模糊函数,使得核函数不但能够随时间而自适应,而且能够随着频率而自适应。给出了该方法的实现步骤,通过将其用于分析合成信号,表明时频自适应最优核时频表示抑制交叉项效果明显,且能够比时间自适应最优核时频表示更为清楚地刻画信号。     

基于RSPWVD高速跳频信号跳周期估计算法

针对跳频通信进行有效干扰的关键在于对跳频信号参数进行精确的估计,提出了一种基于重分配平滑伪魏格纳维尔分布(reassigned smoothed pseudo Wigner-Ville distribution,RSPWVD)的高速跳频信号跳周期估计算法。该算法利用了RSPWVD良好的时频聚集性和抑制交叉项的能力,能够有效地估计出跳频信号的跳周期参数(hop duration)。仿真实验结果表明了该算法的准确性与有效性。     

基于平滑WVD的动目标检测

讨论了平滑Wigner Ville分布 (WVD)在动目标检测 (MTD)中的应用。传统的MTD是通过Doppler滤波器组来实现的 ,但由于Doppler滤波器组的旁瓣电平往往较高 ,从而限制了对目标的检测能力。给出的基于平滑WVD的MTD克服了传统方法的缺点。对该方法进行了理论分析和计算机仿真。理论分析和仿真结果均验证了此方法的有效性     

基于逆高斯纹理分布的协方差矩阵估计方法

在复合高斯杂波中检测目标信号, 需要对杂波协方差矩阵进行估计, 相应的检测性能与估计精度密切相关。利用服从逆高斯分布的纹理分量来对复合高斯杂波进行建模, 可以更好地拟合高分辨杂波实测数据。本文给出了一种两步广义似然比检测器, 先假设杂波协方差矩阵已知以获得检测统计量, 再利用纹理分量的先验分布推导协方差矩阵的最大似然估计。同时，基于贝叶斯方法, 假定纹理分量和协方差矩阵均为服从某种先验分布的随机量, 推导了协方差矩阵的最大后验估计。仿真结果显示, 基于知识的自适应检测技术由于引入了纹理分量和杂波的先验信息, 其协方差矩阵的估计精度好于最大似然估计和样本估计方法, 同时具有更好的检测性能。     

α稳定分布噪声下基于稳健S变换的LFM信号参数估计

S变换由短时傅里叶变换发展而来,克服了短时傅里叶变换窗长固定、不能同时展现信号高频及低频的缺点,但在脉冲性较强的α稳定分布噪声下,该方法性能退化甚至失效。对此,基于广义柯西分布,构造了一类可有效应用于强脉冲噪声环境的损失函数,并详细分析了其影响函数的稳健性。在此基础上,根据最大似然估计理论和S变换,提出了一种稳健S变换方法。该方法以S变换作为初始值,采用最大似然估计方法在时频域迭代得到,在保留S变换窗长选取灵活等优点的同时,进一步提高了S变换的时频聚集性。仿真实验表明,在处理脉冲噪声环境下的线性调频信号时,与传统的基于Myriad滤波、Meridian滤波等多种非线性滤波的方法相比,提出的稳健S变换不仅能有效抑制脉冲噪声,且在脉冲性较强的α稳定分布噪声环境下,具有良好的鲁棒性和优良的线性调频信号参数估计性能。     

一种Frank码脉压信号的检测与参数估计方法

针对低截获概率(LPI)雷达中常用的一类多相编码(polyphase codes)信号(Frank码,P1,P3,P4码)的截获问题,研究了基于Radon-Wigner变换(RWT)的检测与参数估计方法。该方法利用这类多相编码信号具有与线性调频(LFM)信号相似的Wigner-Ville分布(WVD)的特性,通过Radon变换提取信号特征,同时实现信号的检测和参数估计。给出了应用该算法的具体步骤,分析了算法性能。以Frank码信号为例进行的仿真证明了该方法用于多相编码信号的联合检测与参数估计的有效性。     

基于L Wigner分布的多径ESM信号估计

针对电子支援测量(electronic support measurement, ESM)信号存在多径干扰,从而影响信号特征提取以及雷达辐射源识别的问题,提出了一种基于L Wigner分布的多径信号估计方法。首先分析了多径ESM信号模型和时频域匹配滤波算法,接着研究了L Wigner分布对于多分量高阶频率调制信号的分辨性能,根据自身项和交叉项的不同特点,提出采用L Wigner分布对多径信号进行估计。该方法计算简单,保证了估计结果具有较高的分辨性能。仿真实验结果证明了方法的正确性和有效性。     

逆合成孔径成像激光雷达高分辨成像算法

逆合成孔径成像激光雷达发射的激光信号具有极高载频、超大带宽和极短波长的特性,传统的距离-多普勒算法不再适用。在对回波信号特征进行分析的基础上,利用重排Wigner分布和Radon变换对光外差探测后的信号进行时频分析,估计出目标的径向速度,实现对回波信号的精确运动补偿。最后利用改进的距离-多普勒算法,完成对目标的超高分辨二维成像。仿真验证了成像算法的有效性,并通过与微波波段逆合成孔径雷达的比较,证明了逆合成孔径成像激光雷达可以实现对运动目标更快速、更高分辨的成像。     

基于频谱细化的线性调频信号参数估计

针对现有的线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号参数估计算法运算量大、实时性差的问题,提出了基于频谱细化的参数快速估计算法。首先对中频采样信号与其延迟逐点相乘,并对产生的新序列做FFT运算,初步粗略估计出LFM信号的调频斜率,然后运用频谱细化方法,即chirp-Z变换,估计出精确的调频斜率。在此基础上,对原信号直接解线调,分析解线调后的信号频谱,估计出信号的起始频率,同样采用频谱细化方法提高估计精度。仿真结果表明算法的有效性。