FRFT域内的海杂波多重分形特性与目标检测

如何从海杂波中检测小目标是雷达信号处理研究中的一个热点问题.海杂波具有多重分形特性,利用海杂波和目标回波分形特性的不同进行区分:海杂波的复杂性决定了其分形维值一般较大,而海面目标由于表面规则平滑而分形维值较小.实际检测小目标时,海杂波较强,需要对其进行抑制,提高信杂比.分数阶傅里叶变换(Fractional fourier transform,FRFT)是一种提高信杂比(Signal to clutter ratio,SCR)的良好方法:动目标经过FRFT后,在最佳变换域可形成峰值,而海杂波难以积累出有效峰值.结合这些特性,本文提出了在FRFT域内多重分形特性联合检测小目标的方法.在多重分形基础上,比较了时域和FRFT域分形维轨迹,证明了FRFT能有效聚集目标单元能量,加大了纯海杂波与目标的差异.将FRFT域多重分形维和截距联合起来作为检测小目标的二维判决空间,用实测数据证明了海杂波和小目标在判决空间存在明显的差异性,验证了本文所提方法有效地提高了海杂波中小目标检测的能力.     

经验模式分解后海杂波的分形特性

针对实测海杂波数据信号进行分析,判定海杂波信号具有多重分形的特性.鉴于海杂波是一种非线性非平稳性的雷达回波信号,充分发挥经验模式分解(EMD)的优势,并结合多重分形的特性,提出一种新的海杂波背景下的目标检测方法.首先,使用EMD方法将海杂波信号分解为若干个固有模态函数分量(IMF);然后,利用多重分形趋势起伏分析法(MF-DFA)求主IMF分量的广义Hurst指数;最后,通过实测的海杂波数据进行训练和测试.研究结果表明,该方法可有效实现海杂波下的目标探测,且性能优于经典时域和分数阶傅里叶变换(FRFT)域下的广义Hurst指数的目标检测方法.     

基于小波变换的舰船雷达信号去噪方法

由于舰船雷达信号目标环境的复杂性,从强杂波中检测目标异常困难,基于小波变换下奇异信号和随机噪声在多尺度空间中不同的模极大值传播特性,设计了一种实用的小波消噪方法。对舰船雷达回波信号实验检测结果表明,该方法能较好地改善信噪比增益,同时又能保持对突变信号的良好分辨率。     

单通道SAR的动目标检测

提出了一种基于单通道合成孔径雷达(SAR)进行动目标检测的新方法。该方法在详细分析SAR对动目标的回波模型的基础上,给出了进行子孔径成像、地杂波对消、相干斑抑制、动目标检测的原理和实现方法。文中首先建立了SAR的回波的数学模型,分析了动目标回波和地杂波的不同特征。在对回波做子孔径成像之后,为了抑制相干斑,对两路子孔径信号分别做平滑处理。然后进行杂波对消,通过对杂波对消后的残差图像做恒虚警处理检测出运动目标。计算机仿真结果验证了其有效性。     

基于DSFMT的旋转微动目标分离

针对窄带雷达距离分辨力低、无法从距离维分离弹道群目标的问题,提出利用离散正弦调频变换（DSFMT）分离群目标信号分量的方法。通过研究弹道目标的微动对回波信号的调制特性,建立微动信号的回波模型,利用离散正弦调频变换对正弦调频信号能量聚集的特性,将多分量信号投影到参数变换域上,构造目标函数,处理变换域上的峰值特征点,利用消去的思想逐步分离出各个信号分量。仿真实验验证了算法的有效性和鲁棒性。     

基于分数阶傅立叶变换的LFMCW信号检测

本文研究了对称三角线性调频连续波（STLFMCW）信号在分数阶傅立叶变换（FRFT）域的分布特征,并在此基础上分析了该信号在FRFT循环域（CFRFD）的分布特征,提出了FRFT循环处理方法（CFRFT）,该方法实现了信号在CFRFD的能量有效积累。通过仿真实验验证了低信噪比条件下,CFRFT对STLFMCW信号的检测能力及有效性。     

基于分数阶傅里叶变换的线性调频连续波信号检测

研究了对称三角线性调频连续波(STLFMCW)信号在分数阶傅里叶变换(FRFT)域的分布特征;并在此基础上分析了该信号在FRFT循环域(CFRFD)的分布特征,提出了FRFT循环处理方法(CFRFT);该方法实现了信号在CFRFD的能量积累。通过仿真实验验证了低信噪比条件下,CFRFT对STLFMCW信号的检测能力及有效性。     

基于FRFT_LFM信道探测的TDCS系统衰落信道抑制技术

利用分数傅里叶变换(FRFT)对线性调频信号(LFM)检测的优势,提出一种基于FRFT_LFM的变换域通信系统(TDCS)衰落信道探测技术;该技术利用FRFT算法对预先发射的LFM信号进行检测,以估计信道的衰落特征,并采用预均衡的方法对TDCS系统基函数幅度谱函数进行预修正,以提高TDCS系统对信道衰落特性的抑制能力.理论分析和仿真结果证明,FRFT_LFM技术可有效探测信道的衰落特性,基于预均衡的TDCS系统的信道衰落特征抑制性能明显提升.     

分数阶傅里叶变换在Chirp调制信号中的应用

利用分数阶傅里叶变换离散算法的定义和量纲归一化原理,分析了一种将连续FRFT直接离散化的算法,并对该算法在处理Chirp信号中存在的不足进行了改进,简化了该算法的计算量.研究了基于FRFT的Chirp信号的解调过程,确定了能量聚集的最优分数阶阶次.     

基于分数傅里叶变换的信号检测方法

作为Fourier变换的一种广义形式,分数阶傅里叶变换(FRFT)同时融合了信号在时域和频域的信息,是一种新的时频分析方法。研究了FRFT计算分解方法,由于线性调频(LFM)信号在FRFT域呈现的冲激特性,以此实现LFM信号的检测。实验结果表明,该方法对LFM信号的检测是有效的。     

基于FRFT的反辐射导弹检测技术

针对反辐射导弹（Anti Radio Missile, ARM）检测中存在载机信号干扰的问题,文中提出了一种基于观测信号频域滤波的FRFT检测方法。仿真实验结果表明,此方法在低信噪比条件下能够有效的检测出ARM。     

有源干扰背景下基于CFAR的信号检测方法改进

针对瑞利噪声分布的回波信号,单元平均CFAR算法是一种简单有效的信号检测方法。当回波背景中加入有源噪声干扰时,该检测方法受到限制。首次以噪声调幅干扰为信号杂波背景,建立数学模型。基于CFAR算法,分析该有源噪声干扰对信号检测概率的影响。对CFAR算法进行改进,使得信号检测方法适用于信号杂波背景的变化。最后通过仿真验证了此改进的CFAR算法提高了噪声干扰背景下信号的检测概率,并达到抗干扰的目的。     

杭州湾交通沿线雷达非气象回波的特征和滤除

近年来,随着杭州湾大桥、嘉兴沿岸的高速公路和上海洋山港大桥等交通干线的建成和通车,宁波、舟山和上海雷达探测到一种非气象回波,该杂波出现在大桥和高速公路的位置附近。分析发现该杂波与地物杂波类似又有所不同。类似之处在于地理位置相对固定,回波强度在最低层表现明显,随雷达仰角的抬升迅速减弱。不同之处为回波强度在时间和空间上有一定程度的变化,径向速度和谱宽也与通常的地物杂波特征有所不同。此外,杂波范围与低层风向、大气稳定度等气象条件关系较大,反映出气象条件对低层大气折射率的影响。统计2014年1~12月宁波雷达显示,该类杂波白天比夜间强,表明杂波与机动车流量存在一定的对应关系。针对此类杂波的特点,设计了考虑回波水平、垂直平滑度,基于动态阈值区分非气象回波的滤除方法。试验评估显示,该方法对于晴空、对流、层云和暖雨4类天气背景下的此类非气象回波都能进行较好的识别并正确地滤除。     

基于FRFT的单矢量水听器目标方位估计

在单矢量水听器互谱方位估计基础上,提出了应用分数阶Fourier变换（FRFT）计算声强流谱并进行方位估计的方法.利用FRFT对线性调频信号（chirp）良好的能量聚集性,对chirp信号采用分数阶谱方位估计具有明显的优势.仿真结果表明,在各向同性干扰背景中,分数阶谱方位估计在较低信噪比下能有效估计目标方位,其估计精度高于频域互谱估计.     

风廓线雷达去地杂波方法研究

针对传统的回波模拟方法不能很好的模拟高斯白噪声的分布, 也不利于反应真实的回波信号的问题, 改进了回波信号的模拟方法, 同时为了减小地杂波对信号参数估计的影响, 在静态小波变换的基础上, 提出了一种抑制风廓线雷达地杂波的方法, 由于采用提升实现方式, 其运算量并没有明显增加。相对于传统的基于 DWT 去地杂波的方法, 新方法更加适用于较低信杂比的情况。仿真结果验证了新方法的有效性。     

基于分数阶傅里叶变换的OFDM系统峰均比探讨

介绍了基于分数阶傅里叶变换的正交频分复用系统,推导了该系统中峰均功率比公式.探讨了该系统中使用选择映射法降低峰均比.在不同的分数阶域信号能量的聚集性不同,则其峰均比就不同;通过计算机仿真分析得到了在不同的分数阶数琢情况下系统的累积分布函数曲线,并与基于FFT的系统进行比较,实验结果表明当琢取最优值时,系统的峰均比互补累积函数性能优于基于FFT的系统性能.     

频域积累与EMD去噪结合的微动信号检测算法

 超宽带生命探测雷达具有穿透能力强、距离分辨率高、抗干扰能力强等诸多优点,在防暴、救援、反恐等领域有很高的使用价值。由于穿墙生命探测雷达回波信号具有杂波干扰严重,且生命信号与背景噪声相互交叠等特点,利用传统数字滤波方法无法有效检测人体微动信号。针对此问题,本文提出一种利用频域积累与经验模态分解（EMD）相结合的人体微动信号检测算法,利用频域积累提高回波信号的信噪比,利用EMD 方法进行进一步的去噪处理。该算法不仅具有频域积累可以有效提高信噪比的优点,而且具有EMD 方法自适应分解信号的能力。同时,它克服了在低信噪比情况下,频域积累实时性不强,以及EMD 方法不能有效去除杂波的缺点。仿真和实验证明,该算法既可以有效提高雷达回波信号的信噪比,又可以改善单纯使用频域积累实时性不强的缺点,利用该算法对雷达回波信号进行处理可以准确快速地检测出人体的呼吸频率,是一种很好的穿墙雷达微弱信号检测新方法。     

PRC_CW 雷达地杂波空间相关特性仿真分析

在分析典型地物杂波的空间分布特性的基础上,针对ＰＲＣ－ＣＷ（伪码调相连续波）雷达的特性,即雷达在低俯视角情形时地面回波信号展宽,利用对码元回波复信号进行空间矢量叠加以得到ＰＲＣ－ＣＷ雷达实际接收的回波信号．通过计算机模拟得到伪码调相连续波雷达回波信号后,对其空间相关特性进行了分析．     

线性调频脉冲压缩雷达信号参数估计方法

针对低信噪比下,瞬时自相关谱算法对调频率估计精度不够高及基于传统的包络检波方法对线性调频(LFM)脉宽和重复间隔估计不准确的问题,提出了以分数阶傅里叶变换为核心的多参数估计方法.利用分数阶傅里叶变换对LFM信号的聚集特性,精确估计LFM脉冲压缩雷达信号各主要参数,设计LFM脉冲压缩信号发射接收实验以验证本算法.实验结果表明,在较低信噪比条件下,能够实现线性调频脉冲雷达信号主要参数的准确估计.     

杂波下频率步进信号参数设计及处理算法研究

针对杂波环境下目标检测与成像问题,给出了频率步进信号参数设计的约束条件与优化准则,分析了帧间脉冲多普勒处理的测速性能,深入研究了在频域上进行杂波抑制、回波补偿及合成高分辨的处理方法. 基于实际的雷达系统参数进行了计算机仿真,结果表明该算法可有效提取杂波环境下的微弱运动目标信息,并合成了正确的一维高距离分辨像,且抗噪声性能好,运算量小,工程易实现.