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。     

基于分数阶傅里叶变换的星载SAR信号参数实时估计

针对星载合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）信号参数估计问题,提出了一种基于分数阶傅里叶变换的实时估计方法。首先,介绍了分数阶傅里叶变换的定义和chirp信号参数的估计原理。其次,在介绍星载SAR运行特点的基础上,针对单脉冲和脉冲串这两种情况进行了相应参数的实时估计：通过对接收到的星载SAR单脉冲信号进行分数阶傅里叶变换,可以估计出星载SAR的载频和调频率;通过对接收到的星载SAR信号的脉冲串进行分数阶傅里叶变换,可以估计出方位调频率。仿真和实验证明这种方法是可行的。     

基于FrFT-Keystone运动补偿的OFDM声纳高速微弱目标相参积累检测算法

针对水下目标探测中使用的正交频分复用信号,提出了一种针对高速微弱目标的相参积累算法,以解决多脉冲积累下由目标机动引起的较大相位变化和由水下环境中信噪比低导致的相参积累增益不足的问题。所提算法利用分数阶傅里叶变换来估计目标的运动参数并进行补偿,并结合Keystone变换,实现对高速微弱目标的多脉冲相参积累。理论推导和仿真实验结果表明,所提算法能够有效补偿高速目标脉冲间的相位移动,并在低信噪比环境下取得较好的能量积累效果。     

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.     

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.     

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。     

跟踪机动目标的雷达波形选择新方法

针对多项式预测模型描述的机动目标,提出了一种新的雷达波形选择算法。由于机动目标的运动方程满足多项式的规律,以运动目标的多项式预测模型作为状态方程,Kalman滤波器可以很好地跟踪目标的位移和速度信息,并得到估计误差以及其预测。利用跟踪器得到目标状态估计误差的预测误差椭圆为基准,通过分数阶傅里叶变换来旋转测量误差椭圆,以使得雷达的测量误差椭圆与目标跟踪算法对目标状态的估计误差的预测的误差椭圆正交,从而得到了最优的波形选择。仿真结果表明,所提出的算法在性能上优于对比算法。     

多LFM信号自适应时频表示方法

提出了一种多线性调频信号自适应时频表示方法及其快速算法:首先采用分数阶傅里叶变换的快速算法计算出模糊函数,再通过Radon-Ambiguity变换设计出信号的最优核函数,以滤除噪声和多线性调频信号在模糊域中的互项,最后通过二维傅里叶变换得到信号的时频表示。在多分量线性调频信号情况下借助"clean"的思想来抑制强分量对弱分量的干扰。仿真表明该方法在低信噪比环境下也十分有效,且运算复杂度小。     

基于FRFT的宽带水下动目标的速度估计

宽带系统中发射信号为线性调频信号时,根据其窄带模糊度函数脊线为直线而运用解藕原理估计目标速度的性能将急剧下降。目标速度引起信号的尺度伸缩,回波信号依然是线性调频信号。由于分数阶傅立叶变换对线性调频信号的聚焦特性和变换的尺度特性,提出了基于分数阶傅立叶变换估计目标的径向运动速度方法,推导了目标运动速度和分数阶傅立叶变换阶数之间的关系并分析了阶数对速度估计的影响。最后进行了数值仿真,结果表明该估计方法可以有效地估计高速目标的速度,并且具有较高的估计精度。     

基于调频傅里叶变换的匀加速转动目标ISAR成像

现有匀加速旋转目标逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像方法通常采用二维搜索估计目标转动参数,从而导致计算量大。提出一种基于调频傅里叶变换的ISAR成像方法。该方法利用目标散射点回波相位二次项系数与一次项系数的比值仅取决于目标转动参数这一特点,通过搜索调频傅里叶变换的调频系数使目标横向像熵值最小,得到该比值的估计结果,避免了二维搜索导致的计算量大的问题。然后对各距离单元回波作相应的调频傅里叶变换,即可得到聚焦良好的ISAR像。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于AF的多相编码脉冲脉内调制参数估计

雷达信号脉内调制参数估计是电子对抗领域的一个重要问题。推导了P4编码脉冲信号模糊函数(ambiguity function, AF)的表达式,得出AF幅度图像上距离主脊线最近的脊线在时延轴和多普勒轴上截距分别等于编码时长和子码率这一结论。采用RAT(Radon ambiguity transform)和图像Radon变换估计信号参数,采用三次多项式插值方法提高估计精度。分析了估计方法应用于不同码型编码脉冲信号的输出信噪比,理论分析和仿真结果都说明,估计算法对P3和Frank编码脉冲比P1、P2和P4有更好的估计性能。     

匹配追逐算法中三参数Chirp原子及搜索方法

提出了用比例、旋转、径向位移表示的三参数Chirp时频原子和基于分数阶傅里叶变换的最佳原子搜索方法,该方法利用分数阶傅里叶变换先估计Chirp原子的最佳旋转参数,并先保持比例参数不变,仅调整径向移位一个参数来搜索最佳Chirp原子。仿真实验结果表明,提出的搜索方法能从整体上把握信号的最大时频结构,提供信号的稀疏表示,避免了原始的匹配追逐算法固有的局部优化所造成的对信号的过分解。     

基于正交小波变换的奇对称误差函数盲均衡算法

针对常数模（Constant Modulus Algorithm,CMA）收敛速度慢、均方误差大的缺点,在分析基于正交小波变换的盲均衡器结构及奇对称误差函数的特性基础上,提出了一种基于正交小波变换的奇对称误差函数盲均衡算法（WT-OSE,orthogonal Wavelet Transform based Odd Symmetry Error function blind equalization algorithm）,该算法通过归一化正交小波变换来加速收敛速度,用误差函数的奇对称性以减小均方误差,利用变步长来进一步加快收敛速度。水声信道的仿真结果表明,该算法具有较快的收敛速度和较小的均方误差。

Abstract：

Aiming at the slow convergence rate and big mean square error of Constant Modulus Algorithm（CMA）,orthogonal wavelet transform based odd symmetry error function blind equalization algorithm blind equalization algorithm was proposed,on the basis of orthogonal wavelet transform based blind equalizer structure and characteristics of odd symmetry error function,the convergence rate of the proposed algorithm could be improved by normalized orthogonal wavelet transform and its mean square error could be reduced by odd symmetry of error function and the convergence rate was further improved via using the performance of variable step size.Simulation tests with underwater acoustic channel indicate that the proposed algorithm has not only faster convergence rate but also less mean square error.     

自定制浮点FFT/IFFT处理器的FPGA实现研究

针对定点FFT/IFFT处理器精度不高的缺点,提出了自定制浮点FFT/IFFT处理器的FPGA硬件实现。结合工程需求和FPGA器件结构确定了自定制浮点数据格式,阐述了实现浮点运算和提高蝶形运算速度等关键技术,并用FPGA实现了一个可变数据长度的FFT/IFFT处理器。该处理器已投入实用,工作性能稳定,系统时钟80MHz,完成1024点FFT/IFFT运算只需64μs,处理误差小于-80dB,功耗小于1W。     

以特征函数为传递参数的CF-GERT及其矩阵法求解

本文构建了以特征函数和传递概率为传递函数的CF-GERT(characteristic function based GERT)模型,利用特征函数的性质,证明了CF-GERT网络串联结构、并联结构、自环结构的传递关系与信号流图等价传递参数计算完全相同,故可借鉴信号流图理论求解CF-GERT模型.考虑以梅森公式为基础的经典GERT解析算法需要分析复杂的网络拓扑结构,提出了CF-GERT网络的矩阵式表征方法,进而设计了CF-GERT的矩阵式求解算法,推导了期望、方差、等价特征函数的计算公式.若等价特征函数绝对可积,则利用傅里叶逆变换推导概率密度函数;否则,运用Fang等提出的COS方法推导.最后用两个案例说明了所提方法的有效性.