基于分数阶傅里叶变换的chirp信号时频分析

提出了一种新的基于分数阶傅里叶变换的伪维格纳分布(PWD),用于单分量或多分量chirp信号的分析。首先通过搜索二阶分数阶傅里叶变换矩的极值点,寻找最佳变换域,然后利用旋转的短时傅里叶变换,在分数阶傅里叶变换域中实现各分量chirp信号间的分离,以抑制交叉项及噪声项的干扰。在已知信号模型的前提下,还给出了分数阶傅里叶变换最佳旋转角度的经验计算公式,以辅助信号分析。仿真实验表明,通过对时频平面的旋转,所提出的方法能够在分数阶傅里叶变换域中,很好地抑制多分量信号间的交叉项干扰,更好地提取信号的时频信息。     

分数阶傅里叶变换的自适应计算

提出了一种基于最小方差算法的自适应计算分数阶傅里叶变换的方法.通过对连续型分数阶傅里叶反变换进行离散化采样,得到适合数值计算的离散形式,进而通过适当的选择输入向量和目标函数构造自适应滤波器,并采用最小均方算法进行自适应计算,所得的滤波器权向量即为分数阶傅里叶变换的结果.仿真实验表明,该方法可以用来计算连续型分数阶傅里叶变换,并且计算延时相对较小.     

过采样下分数阶傅里叶变换的改进算法

针对Ozaktas采样型分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FRFT)的计算量偏大以及分辨率较低的弱点,研究了过采样条件下采样型FRFT的计算,提出了一种改进算法。在过采样条件下,通过减小变换阶的取值范围,使在时频平面上的频率分布范围缩小,时域离散间隔保持不变,避免了插值运算,计算量明显减小,且算法具有可逆性。经过进一步拓展,改进算法具有分辨率可调,输出区域可选,输出长度可变的特点。最后通过数值仿真对改进算法进行了验证。     

基于分数阶傅里叶变换的LFM混响空时预白化方法

针对主动声纳在浅海混响背景下线性调频(linear frequency modulation, LFM)信号检测的高虚警问题,提出了基于分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FRFT)的空时预白化(space time prewhitening, STPW)方法。该方法利用FRFT对LFM信号良好的频域聚焦性,将混响信号变换到分数阶傅里叶域进行白化处理,使混响中的线变频率变换为稳定频率,增强了混响的局部稳定性,从而改善了混响的白化效果。通过实测混响数据对所提方法进行了验证,实验结果表明,所提方法使匹配滤波检测器的统计性能在信混比(signal to reverberation ratio, SRR)-16 dB~0 dB范围内平均提高了13%,显著提高了主动声纳在混响背景下的检测性能。     

基于分数阶功率谱的LFM信号检测

从分数阶傅里叶变换与Winger-Ville分布的关系出发,推导出分数阶功率谱与模糊函数过原点切片之间的傅里叶变换关系,提出了一种基于分数阶功率谱的LFM信号检测新因子,并证明了该因子与RAT检测因子等价。基于新因子的检测只需计算信号一定角度区域内的分数阶功率谱就能实现检测,因此相比于RAT方法在计算量上具有比较明显的优势。     

基于分数阶傅里叶域K谱线算法的LFM干扰抑制

针对线性调频(LFM)信号在分数阶傅里叶域的加窗特性,提出了一种基于分数阶傅里叶域K谱线算法的LFM干扰抑制方法.该算法直接把分数阶傅里叶域干扰所在的K根谱线进行定位和消除,从而避免了对门限值的求取.仿真结果表明该算法具有良好的抗线性调频干扰性能,而且当干扰幅度呈现非平稳变化时其性能优于门限法.     

基于分数阶模糊函数的海面运动弱目标检测

通过推导单频信号、线性调频信号和含有三次项信号的正负对称旋转角的分数阶模糊函数,得到一个有用的结论:单频信号和线性调频(linear frequency modulation, LFM)信号正负对称旋转角的分数阶模糊函数模函数处处相等,而对于含有三次项的回波信号,其模幅度差别很大。根据此特性提出了一种海杂波背景下的基于正负旋转角的分数阶模糊函数模函数对消的运动弱目标检测方法。通过对智能像素处理（intelligent pixel-processing, IPIX)雷达实测数据验证表明,所提方法在增加目标与杂波分数阶模糊函数峰值差、提高信杂比等方面都明显优于仅对回波作分数阶模糊函数。采用双参数恒虚警检测方法设置适当的门限,文中研究的检测方法能够达到更好的检测效果。     

离散分数阶Fourier变换的LFM信号时延估计

根据Ozaktas的采样型离散分数阶Fourier变换算法,针对线性调频信号,结合分数阶Fourier变换对线性调频(LFM)信号的独特聚集性,研究了基于Ozaktas离散分数阶Fourier变换的含多普勒的LFM信号时延估计,给出了线性调频体制雷达分数阶Fourier域的目标检测与测距具体实现,并与经典数字脉压对雷达目标测距的分辨力、时延估计误差、运算量进行对比分析,结果验证了基于Ozaktas离散分数阶Fourier变换时延估计的可行性及有效性。     

LFM信号参数估计的插值FRFT算法

提出了一种基于分数阶傅里叶变换（fractional Fourier transform, FRFT）的线性调频（linear frequency modulation, LFM）信号参数估计的插值算法。首先针对FRFT的旋转角度α搜索步长问题,提出了在较大搜索步长下进行插值以得到α精估计的方法;然后针对离散分数阶傅里叶变换(digital fractional Fourier transform, DFRFT)因参数u离散化而造成的栏栅效应问题,采用相邻谱线进行插值以得到u的精估计;最后用α和u插值精估计结果对单分量LFM信号的参数进行估计。这一方法在不影响估计精度的前提下,降低了计算量和复杂度。仿真结果表明,在较低的信噪比下,LFM信号参数估计的精度仍十分逼近克拉美罗界(Cramer-Rao bound, CRB)。     

基于分数阶Gabor变换的LFM回波信号压缩采样方法

针对现有的压缩采样系统在线性调频(linear frequency modulated, LFM)回波信号压缩采样重构过程中存在的重构效果不佳的问题,提出一种基于分数阶Gabor变换的回波信号压缩采样方法。首先,利用不同目标回波信号在时延上的差异性,给出基于分数阶Gabor变换的LFM回波信号稀疏表示方法,并分析了分数阶Gabor变换的完备性条件。然后,根据分数阶Gabor变换低通滤波的实现方式,设计了LFM回波信号压缩采样系统,建立了信号重构模型。最后,通过仿真实验与应用实例分析,验证了所提压缩采样系统的有效性。实验结果表明,与现有压缩采样系统相比,所提压缩采样系统的重构误差更低、重构效果更好。     

星载双站SAR运动目标加速度检测和估计

星载合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR)用于动目标检测和参数估计时,忽略动目标加速度的影响将会导致沿航迹速度估计的较大误差。给出了星载双站合成孔径雷达检测和估计地面运动目标加速度的算法,该算法主要利用运动目标相对于工作在Tandem模式下的星载双站SAR具有不同相对径向速度的原理,利用三孔径星载SAR估计径向速度的算法,估计出相对于星载双站SAR的不同径向速度。根据这两个径向速度和SAR视角之间的关系,计算出动目标运动方向和常数项切向速度,最后根据估计的调频斜率计算出切向加速度和径向加速度。仿真结果表明,该算法能正确地估计出具有加速度的动目标速度参数。     

Airport automatic detection in large space-borne SAR imagery

A method to detect airports in large space-borne synthetic aperture radar (SAR) imagery is studied. First, the large SAR imagery is segmented according to amplitude characteristics using maximum a posteriori (MAP) estimator based on the heavytailed Rayleigh model. The attention is then paid on the object of interest (OOI) extracted from the large images. The minimumarea enclosing rectangle (MER) of OOI is created via a rotating calipers algorithm. The projection histogram (PH) of MER for OOI is then computed and the scale and rotation invariant feature for OOI are extracted from the statistical characteristics of PH. A support vector machine (SVM) classifier is trained using those feature parameters and the airport is detected by the SVM classifier and Hough transform. The application in space-borne SAR images demonstrates the effectiveness of the proposed method.     

机载双通道SAR地面慢速运动目标参数估计方法

针对机载双通道合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统中运动目标参数估计,提出了一种利用目标相位历程拟合目标运动参数的方法,包括距离向速度、方位向速度、距离向加速度和方位向加速度估计。对于高信杂噪比目标,直接利用通道之间的相位关系推导了目标运动参数估计的解析表达式;对于低信杂噪比目标,杂波抑制后,利用目标真实合成孔径时间与目标方位向运动参数的关系结合相位历程一起进行参数估计。该方法只对目标相位进行拟合,计算量低,易于工程运用。仿真与实测数据验证了该方法的有效性。     

New CFAR target detector for SAR images based on kernel density estimation and mean square error distance

A new constant false alarm rate (CFAR) target detector for synthetic aperture radar (SAR) images is developed. For each pixel under test, both the local probability density function (PDF) of the pixel and the clutter PDF in the reference window are estimated by the non-parametric density estimation. The target detector is defined as the mean square error (MSE) distance between the two PDFs. The CFAR detection in SAR images having multiplicative noise is achieved by adaptive kernel bandwidth proportional to the clutter level. In addition, for obtaining a threshold with respect to a given probability of false alarm (PFA), an unsupervised null distribution fitting method with outlier rejection is proposed. The effectiveness of the proposed target detector is demonstrated by the experiment result using the RADATSAT-2 SAR image.     

基于自适应形态学的跳频信号参数联合盲估计

跳频通信的应用大大提高了军事装备的抗干扰和抗截获能力,使得跳频对抗技术面临严峻的挑战。为解决传统形态学跳频信号参数估计方法中结构元素选择困难问题并提高估计精度,提出了一种基于自适应形态学的跳频信号参数联合盲估计方法。首先,对跳频信号进行短时傅里叶变换获取谱图。然后,从其时间轴投影中获取结构元素尺寸的知识, 设计自适应形态学滤波器抑制谱图噪声, 提取跳频图案初步估计跳频参数。最后, 引入最小二乘估计方法, 对跳频周期和跳变时刻进行精估计。仿真结果表明,此方法能够同时估计出跳频频率、跳频周期和跳变时刻, 不需要其中某一种参数作为先验条件, 在复杂的通信环境也能够保持良好的估计性能。     

合成孔径雷达实时距离徙动校正算法研究

对于合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)信号处理,特别是SAR实时信号处理,徙动校正算法是非常关键的一个步骤。一方面,徙动校正处理算法的性能直接影响最终的成像质量;另一方面徙动校正处理的运算量也关系着整个处理系统的设备量、实时性。给出了目前几种常用的SAR处理算法中距离徙动校正的方法,结合计算机仿真方法,分析了在实时处理环境下各方法的误差性能与运算量,并最终得到结论:对于实时处理,多项式插值方法是较好的选择。     

Weighted joint calibration for interferometric SAR

Calibration is a processing procedure for across-track interferometric synthetic aperture radar （InSAR） to achieve an accurate three-dimensional location. A calibration technique, called weighted joint calibration, for the generation of wide-area geocoded digital elevation models （DEMs） is proposed. It cali- brates multiple InSAR scenes simultaneously, and allows reducing the number of required ground control points （GCPs） by using tie points （TPs）. This approach may ensure the continuity of three- dimensional location among adjacent scenes, which is necessary for mosaic and fusion of data coming from different scenes. In addition, it introduces weights to calibration to discriminate GCPs and TPs with different coherences and locations. This paper presents the principles and methodology of this weighted joint calibration technique and illustrates its successful application in airborne In- SAR data.     

SAR原始数据的频域量化编码方法研究

对SAR原始数据时域中的统计特性进行分析的基础上,对原始数据在频域中的特性进行了具体分析,分析的结果认为SAR原始数据在时域和频域中的特性相一致,从而提出了频域中采用块自适应量化编码的方法,文中对该方法进行了深入讨论,同时在文中还介绍了利用该方法对SAR原始数据进行压缩处理的实验结果,由实验结果可以看出,在频域中实现SAR原始数据的压缩同样也能得到良好的效果。     

基于超分辨极化SAR图像的舰船检测算法

极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像超分辨处理具有聚集目标能量,提高图像分辨率,抑制相干斑噪声的能力。扩展了多通道幅度和相位估计(amplitude and phase estimation, APES)谱估计算法,并以此实现了极化SAR图像的超分辨处理。运用基于K分布的单极化检测器和基于SPAN、PWF的全极化检测器对实测SAR图像进行了舰船检测。通过分析超分辨极化SAR图像杂波统计分布、弱小目标检测性能、目标区域区分精度、目标轮廓及拓扑结构提取效果等,验证了基于多通道APES谱估计的超分辨极化SAR图像的舰船检测性能。     

同步轨道SAR参数分析及成像方法

针对地表信息探测及监控的地面遥感应用场合,利用同步轨道卫星对地观测重复周期短、可实时监控的特点,从概念、原理上对同步轨道合成孔径雷达进行了说明,对其参数设计方法进行了研究。在条带成像模式下对卫星相对运行轨迹和波束覆盖范围进行了重点研究,理论上分析和计算了卫星轨道及姿态对雷达成像斜视角及多普勒中心的影响。基于对中国地区地理的监测,设计了一组有效的雷达参数,对此进行了理论仿真,对GEOSAR成像中的距离多普勒成像算法和后向投影算法分别进行了对比和说明。通过数据仿真结果验证了本系统的有效性和可行性。