低信噪比强窄带干扰条件下的LFM信号检测技术的比较与分析

研究了低信噪比强窄带干扰条件下的LFM信号检测技术,提出了基于短时傅里叶变换(STFT)的线性调频(LFM)信号增强技术、基于时频峰值滤波的强窄带干扰抑制技术和基于一维搜索的宽带LFM信号检测技术.试验结果表明,采用以上这些方法在低信噪比强窄带干扰情况下,对于LFM信号具有较高的正确检测概率及参数测量精度.     

基于S变换的线性调频信号时频滤波

线性调频(LFM)信号是一种典型的非平稳信号。对非平稳信号的分析和处理不能仅依靠传统的基于傅里叶变换的分析方法,必须采用时域和频域联合的时频分析方法。将S变换(ST)的时频分析方法应用到LFM信号的滤波中,用tST-tIST和fST-fIST 2种算法组合分别实现了对LFM信号的滤波,然后采用均方误差(MSE)的衡量标准,仿真对比了以上2种算法组合的滤波性能。仿真结果表明:fST-fIST算法的滤波误差较大,不适合对LFM信号的滤波;tST-tIST算法的滤波性能较好,适合对LFM信号的滤波。     

常规时频分析方法对比分析研究

时频分析技术兼具时间域和频率域特性,它根据地震波在地下传播时衰减与频率相关以及油气对于频率的敏感性,利用时频分析技术将信号从时间域变换到频率域进行信号分析。文章阐述了时频分析技术中的短时傅里叶变换(STFT)、S变换(ST)、匹配追踪Wigner-Ville分布(MP-WVD)三种变换方法;对比三种方法,得出匹配追踪Wigner-Ville分布的时频变换方法兼具了时频原子的独立性和高时频分辨率的特性,在实际地震资料的时频分析中表现出了对信号的较高品质的时频表示。     

均匀圆阵多宽带LFM信号的二维DOA估计

针对均匀圆阵（UCA）,根据不同线性调频（LFM）信号在对应阶次上的分数阶傅里叶变换（FRFT）域具有能量聚集性的特点,将不同时频特性LFM信号在FRFT域分离成一系列平稳单频信号,构造出FRFT域上新的空时频分布模型数据,结合MUSIC算法,提出了一种新的均匀圆阵多宽带LFM信号的二维DOA估计。通过仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于ST-FRFT的非合作水声脉冲信号检测方法

为解决非合作条件下水声脉冲信号检测与参数估计的难题,本文提出了一种基于短时分数阶傅里叶变换（ST-FRFT）的检测方法。线性调频（LFM）和单频（CW）脉冲信号是最常见的两种水下声脉冲信号,在非合作条件下,信号参数信息的缺失使得不能直接采用匹配滤波检测方法,傅里叶变换（FT）对CW信号具有良好的检测增益,但对LFM信号检测增益下降,尤其是具有较大调制率的LFM信号。分数阶傅里叶变换（FRFT）对LFM信号具有良好的能量聚集性特点,有利于LFM信号的检测,并且包含了Fourier变换,同样适用于CW信号的检测。为了同时获得接收信号的时域和频域特征,设计了基于短时分数阶傅里叶变换（ST-FRFT）的检测器,可以实现信号参数未知的情况下对LFM和CW信号的截获检测。理论分析了ST-FRFT与STFT方法针对LFM信号和CW信号的检测性能,基于FT的方法对LFM信号的处理增益受到调制率的影响,相对于CW信号增益下降,并且随窗长呈非线性变化,非合作条件下难以获得最佳窗长,而FRFT对LFM信号可以获得近似匹配滤波的处理增益,提高了LFM信号的检测性能。仿真结果和湖试数据处理结果验证了理论分析的正确性与该方法的有效性。      

形态学滤波与组合时频分布跳频信号参数估计

针对跳频信号参数估计中平滑类维格纳分布（WVD）运算量大和时频分辨率下降等问题,提出一种基于形态学滤波与组合时频分布的跳频参数盲估计方法。该方法首先利用短时傅里叶变换（STFT）和维格纳分布得到跳频信号的组合时频分布,然后通过形态学滤波得到清晰的时频图,进而估计出跳周期、跳变时刻和跳频频率等参数。理论分析和仿真结果表明,与直接利用平滑伪维格纳（SPWVD）进行跳频参数估计相比,该方法计算量更小,估计精确度更高。     

对LFM信号的阶梯波调频干扰方法

介绍了一种基于阶梯波频率调制的假目标干扰方法,分析了分段移频调制对线性调频(LFM)信号的调制原理以及干扰信号的匹配滤波处理结果。基于LFM信号的时频耦合特性,理论分析表明,对LFM信号进行分段并附加不同的多普勒频率调制,可以产生多个假目标。通过仿真实验验证了所提方法的有效性和正确性,并验证了均匀调制、非均匀调制时的干扰效果。实验结果表明该方法可以灵活实现不同幅度、不同间隔的多假目标干扰效果,是一种行之有效的有源干扰方法。     

基于改进的FrFT的LFM最佳u域点滤波

分数阶傅里叶变换（Fractional Fourier Transform,FrFT）能够对线性调频信号（Linear Frequency Modulation,LFM）起到很好的能量聚焦效果，因此常用FrFT来对LFM信号进行未知参数估计以及滤波。基于此，提出了一种基于改进的FrFT的最佳u域滤波算法。仿真结果表明，相较于传统的在FrFT u域下的滤波而言，所提的滤波算法信号幅度谱损失更少，信息保留更完整，输出信噪比提升了3 dB，运算量减少了25%。     

基于信息熵的自适应窗长STFT算法在AFVISAR中的应用

在用短时傅里叶变换（STFT）对全光纤速度干涉仪（AFVISAR）的输出信号进行瞬时频率估计时,由于窗长固定,频谱的时频分辨率不能根据信号特点而改变。为了解决这个问题,提出一种基于最小信息熵准则的自适应窗长STFT算法。仿真结果表明,该算法可以根据信号特征有效地解决时间分辨率和频率分辨率之间的折衷,提高瞬时频率估计的准确性。     

LFM信号的分数阶傅里叶域自适应滤波算法研究

对于线性调频信号(LFM)的滤波,采用处理平稳信号的方法对其滤波往往得不到很好的效果。本文利用了线性调频信号在分数傅里叶变换域上具有很好的时频聚焦性的特点,来实现信号在分数阶傅里叶域的自适应滤波,自适应滤波算法采用改进的步长LMS方法,对传统的LMS算法做出了改进,算法中步长处理中引入了一个限制因子,可以较好地解决算法收敛速度和稳态失调量之间的矛盾。仿真结果表明,此算法在处理分数阶域的LFM信号滤波比传统的LMS算法有较好的滤波效果。      

基于时频加窗短时傅里叶变换的LFM干扰抑制

通过对线性调频(LFM)信号分数阶傅里叶变换的分析,该文提出了一种基于时频加窗短时傅里叶变换(TFW-STFT)的LFM干扰抑制算法。由于提出的时频窗对LFM干扰具有较好的频域能量聚集性能,因此TFW-STFT对信号的影响要小于无聚集性能的短时傅里叶变换。仿真结果证明该算法在信噪比损失和系统误比特率上明显优于基于短时傅里叶变换的算法。     

利用时频分析的间歇采样干扰对抗方法

为了提高线性调频脉压雷达在复杂电磁环境下的抗干扰能力,提出了基于时频分析的间歇采样干扰识别与抑制算法。针对间歇采样干扰信号在时域上的不连续性,将雷达接收信号通过扩展处理中的混频处理之后再进行时频分析,通过对时频分析结果的处理进而提取一种特征参量,对雷达接收信号中是否存在干扰进行鉴别;同时将扩展处理与时频分析相结合,根据时频分析求解合适的带通滤波器,用以对雷达接收信号扩展处理的结果进行滤波,从而消除干扰。理论推导和计算机仿真结果表明,这种方法能够在合理的信噪比下鉴别出雷达是否受到间歇采样干扰,并且能够进行有效的抑制。      

基于时频联合域极化滤波的高分辨极化雷达信号检测

本文以瞬态极化时频分析作为理论工具,针对高分辨极化雷达体制,提出了时频联合域极化滤波的概念;然后应用文中介绍的瞬态极化短时Fourier变换(STFT),提出了一种通过时频联合域积累的高分辨极化雷达信号检测算法.仿真实验表明了该算法的可行性和有效性.     

一种基于短时傅里叶变换的机载SAR自聚焦算法

短时傅里叶变换(Short-Time Fourier Transform, STFT)是研究非平稳信号最为广泛使用的重要方法。该文在讨论了利用STFT对线性调频信号(LFM)进行滤波以及调频率估计后,提出一种基于STFT的机载SAR自聚焦算法。该算法首先利用STFT对影响SAR图像质量的主要相位误差二次相位误差(QPE)进行估计和补偿,然后在残余相位误差估计时利用STFT对时变信号进行滤波以提高信杂比(SCR)。仿真和实测数据的处理结果验证了该文算法的有效性。     

DOA estimation of LFM signals based on STFT and multiple invariance ESPRIT

In order to improve the angle measurement precision of LFM signals with a low computational complexity, a direction of arrival (DOA) estimation algorithm STFT-MI-ESPRIT is proposed in this paper. The algorithm is based on short time Fourier transform (STFT) and multiple invariance estimation of signal parameters via rotational invariance techniques (MI-ESPRIT). Firstly, the STFT of the array element’s output is calculated and the signals are transformed to the time-frequency domain. Then the spatial time-frequency distribution matrix can be obtained through selecting multiple single-source time-frequency points in the time-frequency plane and the signal subspace can also be obtained using Eigen decomposition. Finally, the multiple rotational invariant equation of the array based on STFT is obtained and the closed-form solution is obtained using the multi-least-squares (MLS) criterion. The simulation results show that the proposed algorithm can improve the estimation precision greatly compared with the traditional ESPRIT-like algorithms and its computational complexity remains the same in general. This paper also proposes that the STFT-MI-ESPRIT algorithm can use partial rotational invariances of the array instead of all the rotational invariances, which can reduce the computational complexity on the basis of ensuring the estimation precision basically. The simulation results verify the effectiveness of the conclusion.     

一种基于多窗宽度STFT的PSWFs信号时频分析方法

固定窗宽度的短时傅里叶变换(Short Time Fourier Transform,STFT)时频分辨率是固定的,难以对频率时变的椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Functions,PSWFs)信号的时频分布特性进行全面分析.剖析了窗宽度对不同参数PSWFs信号STFT时频分布的影响,...     

多分量线性调频信号的Wigner-Ville分布交叉项去除

针对多分量线性调频信号WVD（Wigner-Ville Distribution）检测中的交叉项问题,提出一种交叉项去除方法.利用自项和交叉项的频率特性,将WVD时频矩阵进行坐标旋转,在变换域上滤波去除交叉项.理论推导了矩阵旋转变换公式以及旋转后自项和交叉项的表达式,并且针对缓慢震荡的交叉项受滤波器性能限制不能完全去除的情况,提出能量加权的方法进行改进.仿真和实验结果验证,该方法不仅能够去除交叉项,且不会降低分辨率.