超宽带雷达信号处理技术和实验研究

针对探测空中目标的超宽带(UWB)/冲激雷达,本文讨论了UWB/冲激雷达的信号处理技术,主要是信号检测和目标特性分析,首先讨论了目标检测技术,提出了用小波变换和高阶谱估计技术在变换域内进行检测的算法;其次讨论了目标特性分析技术,采用了高阶谱估计,提出了一种时域双谱估计算法,它可精确估计复杂形体目标的局部散射中心的分布.最后,结合作者等人研制的冲激雷达实验系统,对上述信号处理方法进行了实验研究,验证了上述信号处理方法的有效性。     

雷达成像与目标探测

提出将雷达成像技术应用于目标探测,研究了其适用的雷达工作体制。用双频共轭处理和KEYSTONE变换,解决运动目标的距离徙动校正问题,以实现雷达信号的长时间积累,并将时频分析用于目标检测过程,仿真结果表明了该方法的有效性。并针对两坐标防空搜索雷达,给出了一个实例分析。     

正弦调频Fourier-Bessel变换及其在微动目标特征提取中的应用

针对微动目标特征提取问题,该文提出了一种正弦调频Fourier-Bessel变换(Sinusoidal Frequency Modulation Fourier-Bessel Transform, SFMFBT),并基于SFMFBT提出了一种雷达目标微动频率的精确提取方法。首先给出了SFMFBT的定义,分析了变换的相关性质,并通过频率提取误差分析给出了一种修正方法,最后讨论了离散信号处理中的若干问题。相比于傅里叶-贝塞尔变换,SFMFBT将k分辨率参数引入Bessel函数基,克服了其对应频率不可细分的缺陷,并且通过误差分析提高了信号分解精度,从而将Bessel函数基引入特征提取领域,拓展了其应用范围。仿真结果表明该方法同样适用于微动群目标频率提取与回波分离重构,且在SNR>0 dB条件下具有较好的鲁棒性。      

Radon-Wigner变换改进算法在多目标分辨及参数估计中的应用

提出了一种改进的Radon—Wigner变换方法应用于多目标分辨与参数估计。文中首先分析了基于Radon—Wigner变换的参数估计原理,针对WVD平面上的优化搜索问题,提出了变尺度两级搜索算法,以相对较小的计算量,提高了参数估计的精度。对于多分量信号的分辨,应用频域信号分离技术,有效抑制了强信号对弱信号的影响。仿真结果表明：上述方法减小了算法的计算量,提高了多目标分辨性能。     

基于离散小波变换的低分辨雷达空间目标识别算法

针对低分辨率雷达体制下的空间目标识别问题,提出了基于离散小波变换的低分辨雷达空间目标识别算法。该算法首先对于空间目标的雷达回波信号进行离散小波变换,然后在时间-尺度平面上提取十个有效的统计特征,最后基于模糊分类来识别六类空间目标。计算机仿真实验表明,即使在较低的输入信噪比下,该算法依然对六类目标取得了比较好的识别效果。     

LFMCW雷达多目标检测技术研究

调频非线性的存在影响了线性调频连续波(LFMCW)雷达目标检测能力和距离分辨率.为此,文中提出了一种软件方法实现调频非线性校正的方法.在分析了当前压控振荡器部件的电压频率控制特性基础上,讨论了调频非线性对差频回波信号的影响,将具有调频非线性的雷达目标检测问题转化为差频信号中目标调频分量的检测问题;利用LFM信号在分数阶傅里叶域上呈现出能量聚集这一特性,提出了基于分数阶傅里叶变换的LFMCW雷达多目标检测方法.仿真试验表明,该方法不仅可以有效地改善具有较大调频非线性的LFMCW雷达的目标距离测量精度,同时也提高了多目标的分辨能力.     

雷达目标一维距离象多分辨特征描述和快速匹配法研究

文中首先阐述了信号奇异性与小波变换模极大值的关系、含噪非平稳信号在小波变换下信号与噪声的不同特性;然后提出了可用于高距离分辨力雷达目标识别的一维距离象多分辨分解和目标结构特征的多分辨描述方法.根据目标结构特征的多分辨描述,定义了距离象的相异度概念,利用相异度可以实现目标的快速匹配识别.     

采用时频分析方法进行多目标信号的分辨

对雷达多目标回波信号进行了分析，针对采用传统时域、频域分析方法不能正确全面地反映信号细节信息特点，针对试验获取的含有多目标信息的真实数据，采用魏格纳-维尔分布、短时傅里叶变换、小波变换等时频分析的方法对这砦数据进行了多目标分辨的时频分析和仿真比较，找到适合工程实现的多同标分辨时频方法，并给出了实测信号的时频仿真结果。     

分数阶Fourier变换在动目标检测和识别中的应用:回顾和展望

作为Fourier变换的广义形式,分数阶Fourier变换(FRFT)能够展示出信号从时域到频域的所有变化特征,通过对时频平面的旋转,FRFT非常适合处理非平稳信号,克服了传统时频分析方法受交叉项干扰、分辨率低等缺点。动目标的雷达回波信号在一段短时间范围内,可用线性调频(LFM)信号作为其一阶近似,因此采用FRFT检测动目标具有很大的优越性。本文首先从FRFT的机理和特点出发,对基于FRFT的LFM信号检测和估计、最佳变换角确定方法等相关研究进行归纳与分析;然后,从高速微弱动目标检测、SAR成像和动目标检测、反辐射导弹检测、海洋动目标检测和雷达信号识别等方面重点介绍了FRFT理论在动目标检测和识别领域的应用和主要技术途径;最后,针对现有研究中存在的问题,阐述了有待于进一步研究的方向。     

超宽带雷达信号处理技术和实验研究

针对探测空中目标的超宽带（ＵＷＢ）／冲激雷达，本文讨论了ＵＷＢ／冲激雷达的信号处理技术，主要是信号检测和目标特性分析，首先讨论了目标检测技术，提出了用小波变换和高阶谱估计技术在变换域内进行检测的算法；其次讨论了目标特性分析技术，采用了高阶谱估计，提出了一种时域双谱估计算法，它可精确估计复杂形体目标的局部散射中心的分布。最后，结合作者等人研制的冲激雷达实验系统，对上述信号处理方法进行了实验研究，验证     

高斯线调频小波变换及参数优化

线调频小波变换(CT)作为小波变换(WT)的一种推广,成了信号处理中的研究热点.该文推导出高斯线调频小波变换(GCT)的短时Fourier变换(STFT)计算形式.并利用分数阶Fourier变换和广义的时宽-带宽积来优化GCT的参数.与Wingner-rille分布(WVD)、短时Fourier变换(STFT)进行比较分析.仿真结果表明优化的GCT有很好的时频聚集性.     

四种时频分析方法的频率分辨率研究

时频分析是分析时变谱的有力工具,其频率分辨率是值得研究的关键问题之一。通过对基于短时傅里叶变换、小波变换、Choi-Williams分布和Hilbert-Huang变换的四种时频分析方法的频率分辨率的实验比较,说明Hilbert-Huang变换法具有最高的频率分辨率,其次是Choi-Williams分布,小波紧随其后,最差是短时傅里叶变换。     

基于STFT的信道化接收系统研究及设计

根据现代电子侦察接收系统侦收信号的具体要求,研究了短时傅里叶变换（STFT）信道化信号处理系统的可行性方案。首先,介绍了 STFT 信道化的方法,具体阐述了 STFT 的原理,以及快速傅里叶变换 Winograd 方法。然后,研究了 STFT 信道化后的参数编码方法,分析了加升余弦窗后的频率测量方法,脉冲宽度、到达时间估计方法。最后,通过仿真测试,验证了系统的可行性。     

基于分数阶Fourier变换的模糊函数及其在二次调频信号参数估计应用中的研究

作为处理非平稳信号的一种重要工具,模糊函数(ambiguity function,AF)已经被广泛应用于雷达信号处理、声纳技术等领域,并对线性调频信号信号的参数估计具有极好的处理能力。但对应用于众多领域的二次调频信号,模糊函数就显得无能为力了。作为Fourier变换的更广义形式,分数阶Fourier变换(Fractional Fourier transform)近年来受到了广泛关注。为解决二次调频信号的估计问题,本文研究了基于分数阶Fourier变换的模糊函数,给出了这种变换的一些新的重要性质,如共轭对称性、Moyal公式、时移性等,推导出了它与经典模糊函数、基于分数阶Fourier变换的Wigner分布、短时Fourier变换、小波变换等其他时频变换的关系。作为应用,最后本文用这种分数阶模糊函数来估计二次调频信号,应用实例的仿真结果表明了分数阶模糊函数在估计二次调频信号参数方面的可行性和有效性。      

基于时频分布技术的雷达信号分析

分别介绍了短时傅里叶变换、小波变换、时频分布理论和信号的参数化表示等现代信号处理技术的实现原理,分析了不同理论方法的应用特点和不足,同时提供了典型雷达信号分析实例。通过对比实验,分析了信号时频分布与参数化表示方法对多分量信号处理的各自优点和局限性。     

利用时-频分析进行合成孔径雷达运动目标成象的研究

本文研究了利用时-频分析方法进行合成孔径雷达运动目标成象的若干问题。分析了三种时-频变换方法短时傅里叶变换,小波变换和Wigner-Ville分布(WVD),提出只有WVD才能满足要求。针对WVD的双线性特性所造成的交叉项干扰问题,提出用Hough变换来抑制交叉项。实验证明,即使在信噪比很低时,WVD和Hough变换结合的方法仍能提供很好的检测性能。     

Chirp信号三种检测方法的性能分析

线性调频（LFM或Chirp）信号在雷达信号中已得到广泛使用。文中定性地分析了Radon-Wigner变换、分数阶Fourier变换和修正Chirp-Fourier变换检测离散Chirp信号的性能,计算了其对离散Chirp信号的能量聚集峰值。仿真试验表明,三种方法在信号长度为256点、信噪比为-5dB下都取得了较好的检测效果,相比之下,Radon-Wigner变换对离散Chirp信号的检测性能最优。     

雷达动目标变换域相参积累检测及性能分析

从雷达动目标信号变换实现相参积累的角度出发,选取4种典型的相参积累方法：短时傅里叶变换(STFT)、维格纳-威利分布(WVD)、平滑伪维格纳-威利分布(SPWVD)及分数阶傅里叶变换(FRFT),并将其应用于雷达动目标检测。重点研究了采样频率、脉冲数、输入信噪比(SNR)对相参积累性能以及动目标检测性能的影响。结果表明,FRFT运算速度相对较慢但适用范围最广,尤其在处理噪声背景较强的信号时,能够有效抑制噪声,且参数估计精确度较高,具有良好的时频聚集性,为雷达相参积累检测的工程化应用提供理论支撑。     

基于空间-频率的DOA估计研究

在阵列信号处理中,提取回波信号中的空间频率,可以得到目标的方位信息。该文正是利用小 波变换的时间-频率特性,对回波信号进行时间-空间处理,从而对目标方位进行了估计。文中给出了计算机仿真结果,并与基于短时傅里叶变换的估计结果进行了比较。     

一种基于FPGA的高速短时傅里叶实现

短时傅里叶变换(STFT)由于其算法简单、处理时间短及易于实现等优点,因此其在图像处理、语音分析、信号检测及参数估计等领域获得越来越多应用。通过分析短时傅里叶变换算法原理,设计了一种基于现场可编程逻辑器件(FPGA)的高速短时傅里叶实现结构,该结构充分利用蝶形单元运算特点,在满足时间分辨率及频率分辨率的基础上降低了运算复杂度,并在高速率运行时钟下节省了硬件资源。