基于短时傅里叶变换与相关解调的参数估计算法

针对傅里叶变换无法估计对称三角线性调频连续波信号的调制周期,短时傅里叶变换参数估计精度低的问题,提出了基于最佳频率分辨率窗宽的高斯窗短时傅里叶变换与改进的相关解调相结合的参数估计算法。该算法首先使用基于瞬时频率的窗宽倍增搜索算法获取最佳频率分辨率窗宽,其次使用高斯窗短时傅里叶变换求得对称三角线性调频连续波信号的中心频率和调制带宽,再使用改进的相关解调求出信号的调频斜率,进而求出信号的调制周期。仿真结果表明:本文算法不但提高了短时傅里叶变换对于对称三角线性调频连续波信号中心频率,调制带宽和调制周期的估计精度,而且具备良好的实时性。     

基于插值短时分数阶傅里叶变换-变权拟合的线性调频信号参数估计

针对低信噪比下线性调频（LFM）信号参数估计精度不高的问题,提出一种基于Rife插值短时分数阶傅里叶变换（STFRFT）-变权拟合（VWSF）方法。该方法利用STFRFT提高LFM信号的聚集性,实现对LFM信号瞬时频率的高精度估计,并通过VWSF进一步提高信号初始频率和调频率的估计精度。推导得到了初始频率和调频率估计的克拉美-罗限（CRLB）,分析了信号时长、滑窗次数等因素对CRLB的影响。仿真实验及海试结果表明,相比于传统基于短时傅里叶变换的估计方法,Rife插值STFRFT-VWSF方法具有更高的LFM信号参数估计精度。     

基于短时分数阶傅里叶变换的瞬时频率估计误差分析

信号的瞬时频率估计作为雷达信号处理的一项重要内容,对于目标的检测和识别起着重要作用。利用短时分数阶傅里叶变换具有更好时频分辨力的特点,分析了利用短时分数阶傅里叶变换对三次相位非线性调频信号进行瞬时频率估计的精度与窗函数、窗长间的关系。结果表明：当采用高斯窗时能够获得最高估计精度,且最佳窗长L与时宽和带宽积σ_tσ_f和信号调频率变化率k满足L=33σtσf/2k. 通过仿真实验验证了结论。     

时频分析及曲线拟合在引信信号检波中的应用

为了实现引信炸点的选择和控制,提高引战配合性能,提出了结合短时傅里叶变换以及曲线拟合估计理论提取回波信号中有效信息的方法。该方法采用短时傅里叶变换对电磁引信回波信号进行包络解调,并利用3次多项式对包络曲线拟合,大大抑制了原曲线中存在的噪声,突出了信号在时频域上的特征,能够精确估计出雷目交汇最近点时刻。仿真结果表明,该方法估计精度高。     

一种双调制率调频引信抗DRFM干扰方法

现代战场电磁环境日趋复杂,数字射频存储(DRFM)干扰对调频引信的战场生存能力构成了严重威胁。在分析DRFM干扰下调频引信失效机理的基础上,设计了以双调制频率随机跳变的三角波线性调频信号作为发射波形的调频引信抗DRFM干扰方法。理论分析了目标回波与DRFM干扰下中频输出信号特征差异,设计了基于快速傅里叶变换(FFT)的谐波时序检测算法判别目标,并完成了硬件实现。半实物仿真结果表明,该方法可以在精确定距的同时,提高调频引信抗DRFM干扰性能。     

基于分段处理的线性频率调制信号检测方法

针对现有匹配技术和互相关技术对长时间序列线性频率调制(LFM)信号调频率参数估计时间长的问题,提出了基于分段处理的LFM信号检测方法。该方法首先对信号进行分段FFT处理,然后在段间利用同一位置处相位近似不变的原则进行解线调处理,最后根据峰值位置完成信号的调频率参数估计。仿真结果表明,该方法在检测性能不变的前提下,可快速完成信号的参数估计,运算量小于传统方法,适用于对大数据量的LFM信号进行处理。     

低信噪比下LFM-BPSK复合调制信号参数估计

ILFM-BPSK复合调制信号兼具线性调频信号(ILFM)与二相编码信号(BPSK)的优点,已经广泛应用于多种雷达中。提出了基于插值优化分数阶傅里叶变换(FRFT)和循环谱相关的参数估计算法。首先对ILFM-BPSK信号进行平方处理,将信号转化为倍频的ILFM信号,采用插值优化FRFT方法估计ILFM信号的起始频率和调频斜率,然后重构ILFM信号,并与原信号共轭相乘得到基带BPSK信号,最后采用循环谱相关技术提取BPSK信号的码速率。仿真实验表明,该参数估计算法能在低信噪比条件下精确估计信号参数。     

基于分数阶傅里叶变换的高动态目标检测方法

针对高动态环境下接收机的接收信号含有较大多普勒频率及其变化率,传统捕获方法无法对多普勒频率变化率进行有效补偿的问题,提出了基于分段自相关分数阶傅里叶变换的高动态目标检测方法。该方法首先对接收信号进行载频预测,将接收信号调制到基带信号,然后利用分数阶傅里叶变换对线性调频信号在最优阶次具有能量聚集的特点,采用分段自相关与离散分数阶傅里叶变换相结合的处理方法,快速而准确的估计出多普勒频率及其变化率。仿真验证表明,该方法解决了传统方法在高动态环境下难以对信号多普勒变化率进行有效补偿的问题,并提高了检测信噪比和接收机捕获概率。     

基于FM-AM转换的雷达调频信号解调与参数估计研究

研究了FM-AM转换时频分析的理论及其实现方法,利用高斯滤波器设计了调频信号的调制特征分析滤波器组,并以正弦调频和线性调频两类调频信号为例进行了数字解调分析,仿真结果表明,在信噪比为5dB时,利用FM-AM转换时频分析技术,可以有效提取调频信号的特征信息.     

基于多普勒频差曲线特征识别的炸点控制方法

针对短时傅里叶变换在分析对空无线电引信目标多普勒信号频谱特征时频率分辨率不足的问题,提出基于多普勒频差曲线特征识别的炸点控制方法。该方法对多普勒信号进行短时傅里叶变换与离散时间傅里叶变换结合的时频分析,提取出多普勒频差曲线,并识别出曲线跳变点作为特征信号进行炸点精确控制。实测信号的仿真表明,该算法比短时傅里叶变换算法提取的频率更加精确,反应出更丰富的弹目交会信息,可有效提高引信精确炸点控制性能,有一定实用价值。     

弹丸在膛内运动的回波信号瞬时频率估计方法研究

微波干涉仪可获取含内弹道运动信息的多普勒回波信号,为有效地估计回波信号的瞬时频率,利用短时傅里叶变换、Wigner-Ville变换、多项式调频小波变换（PCT）等方法对含有不同噪声的模拟弹丸回波信号和真实的弹丸回波信号进行分析和对比。研究结果表明：多项式调频小波构造匹配变换核的PCT方法时频聚集性最好,瞬时频率估计精度最高,并具有一定的抗干扰能力,说明PCT方法适合于弹丸在膛内运动回波信号的瞬时频率估计。     

一种新的线性调频脉冲信号参数估计算法

在采用传统Wigner-Ville-Hough变换(WVHT)进行线性调频脉冲信号检测和参数估计的过程中,当观测数据具有多个线性调频脉冲周期时,在估计参数真值处的输出信噪比不能因为观察时间的增加而变好,反而会在时频变换图中出现多个峰值,影响信号参数的估计性能。为此,研究了一种基于周期WVHT（PWVHT）的线性调频脉冲信号参数估计方法,给出通用信号的PWVHT公式并推导了线性调频脉冲信号的PWVHT公式,分析PWVHT输出信号的信噪比与观测时间和样本信号信噪比的关系,采用MATLAB对PWVHT进行线性调频脉冲信号参数估计的误差进行了仿真。仿真结果表明：在对多线性调频脉冲分量信号进行参数估计时,PWVHT的性能更优。在采用传统Wigner-Ville-Hough变换(WVHT)进行线性调频脉冲信号检测和参数估计的过程中,当观测数据具有多个线性调频脉冲周期时,在估计参数真值处的输出信噪比不能因为观察时间的增加而变好,反而会在时频变换图中出现多个峰值,影响信号参数的估计性能。为此,研究了一种基于周期WVHT（PWVHT）的线性调频脉冲信号参数估计方法,给出通用信号的PWVHT公式并推导了线性调频脉冲信号的PWVHT公式,分析PWVHT输出信号的信噪比与观测时间和样本信号信噪比的关系,采用MATLAB对PWVHT进行线性调频脉冲信号参数估计的误差进行了仿真。仿真结果表明：在对多线性调频脉冲分量信号进行参数估计时,PWVHT的性能更优。     

基于分数阶傅里叶变换的线性调频脉冲信号波达方向估计

针对宽带线性调频脉冲信号的时宽与观测时宽不等的情况,基于分数阶傅里叶变换(FRFT)提出了一种新的中心频率估计方法,并据此对基于FRFT的MUSIC算法的波达方向(DOA)估计进行了改进。该算法利用线性调频信号在傅里叶变换域良好的能量聚集性,分析了脉冲信号中心频率随着脉冲信号在观测时间内位置的变化规律,并修正了中心频率估计的方法。在相应的分数阶傅里叶域,构造分数阶傅里叶域的方向向量,利用MUSIC算法进行DOA估计。数值仿真验证了该算法对方位估计的有效性,并仿真分析信噪比（SNR）和脉冲信号时间宽度对方位估计结果的影响。随着SNR的增大、脉冲信号时间宽度的增加,方位估计方差减小。     

基于FRFT循环处理的LFM-PRBC雷达信号截获与特征提取

针对线性调频-伪码调相复合调制雷达信号(LFM-PRBC)的截获与特征提取问题,提出分数阶傅里叶变换(FRFT)循环处理方法,信号在FRFT循环域(CFRFD)实现能量积累形成峰值。通过CFRFD搜索峰值检测信号,提取线性调频载频和带宽,二相编码码元宽度和伪码位数等参数。通过CFRFD时频滤波重构复合信号,利用相关变换提取信号的伪码相位信息。经过理论分析和计算机仿真验证,该方法能有效完成高斯白噪声背景下低信噪比复合调制雷达信号的截获与特征提取。     

基于迭代搜索的线性调频脉冲信号参数估计方法

针对分数阶傅里叶变换无法对线性调频(LFM)脉冲信号实现脉冲宽度和带宽估计问题,提出了基于迭代搜索的LFM脉冲信号参数估计方法。该方法首先依据分数阶傅里叶变换求取的调频斜率,按chirp相乘思想对原始数据进行处理,得到一组新数据;然后对新数据从起始点到终止点迭代处理,得到一组能量与频率和时间有关的二维数据;最后对二维数据进行差分处理,得到一组能量变化关系图,实现对LFM脉冲信号脉冲宽度估计,并依据事先估计出的调频斜率,实现对LFM脉冲信号带宽估计。数值仿真验证结果表明,在分数阶傅里叶变换无法获取处理数据中LFM脉冲信号脉冲宽度和带宽时,该方法可对LFM脉冲信号宽度和带宽等参数实现有效估计,并对起始频率实现了校正。     

采用复调制选带傅里叶变换的毫米波特征提取

针对毫米波引信对目标特征提取时传统差频快速傅里叶变换探测精度不足、运算量大的问题,提出采用复调制选带傅里叶变换(ZFFT)的毫米波特征提取算法。该方法的实质是通过对毫米波信号频谱中的局部信号进行复调制、移频、滤波、降采样后作点数较少的FFT实现对信号频谱的局部细化,提取其有效频率特征信息。实测导弹模型5mm信号数据和试验表明:采用复调制ZFFT的毫米波特征提取算法简便、存储及运算量小、速度快,适用于毫米波引信对实时性的要求。     

基于联合Wigner-Ville分布—随机Hough变换改进算法的线性调频信号参数快速估计

为了解决传统Hough变换(HT)庞大的计算量和存储量的问题,提高对线性调频( LFM)信号参数估计的实时性和准确性,根据Wigner-Ville分布(WVD),得到含噪单分量LFM信号的时频特性,利用最大值法进一步估计出瞬时频率;截取一段频率估计值,利用随机Hough变换(RHT)实现LFM信号的参数估计。仿真分析表明,与传统WVD-HT相比,该算法的运算量明显减少,约为WVD-Hough的1/3,并且参数估计精度高于WVD-Hough算法,具有校强的实用性。     

匀加速运动对频率步进雷达目标一维距离像的影响及其运动补偿方法

针对频率步进雷达目标运动参数估计问题,提出了基于调频傅里叶变换方法估计目标的加速度和速度,实现运动补偿。在分析匀加速运动对目标一维距离像影响的基础上,采用直接相位一阶差分法,并运用调频傅里叶变换分别精确估计目标加速度和速度,并完成对目标回波的运动补偿。计算机仿真实验进一步说明了文中所采用方法的有效性,并具有一定的抗干扰能力。     

基于短时傅里叶变换的毫米波引信地面目标识别

针对毫米波引信对地面背景中目标时域检测时地杂波影响较大影响识别的问题,提出基于短时傅里叶变换(STFT)的毫米波(MMW)地面目标识别算法。该算法的实质是提取毫米波引信信号频谱中的有效多普勒频率特征信息,用短时傅里叶变换分析实测的引信多普勒信号。在MATLAB软件下用外场实测数据进行试验验证,验证结果表明了短时傅里叶变换方法对地面目标检测、识别的可行性,可以有效地判断出背景信号中有无目标。     

基于分数阶傅里叶变换的雷达型空空导弹检测技术

根据雷达制导空空导弹的特点及其雷达回波信号中速度、加速度等特征建立的回波信号数学模型,对雷达回波的频域数据作了尖峰阻隔处理。利用分数阶傅里叶变换对线性调频信号有很好的聚焦性的性质,提出了基于傅里叶变换的导弹信号检测与参数估计算法,解决了在强分量信号中检测和估计弱分量LFM信号的问题。仿真结果表明了该算法能够实现对导弹发射的早期告警。