分数阶傅里叶变换

最近分数阶傅里叶交换引起光学界的广泛关注，本文介绍分数阶傅里叶交换的概念、性质、光学解释和实现、与其它变换的关系及应用等。     

分数阶傅里叶变换时滞模型及其应用

实际采集到的信号中常常含有与信号频谱相同的延时噪声分量,难以用常规的滤波方法剔除。针对延时噪声干扰的特点,依据分数阶傅里叶变换（FRFT）的时移特性和乘积变换延时特性,提出了一个信号与同频噪声分离的时滞模型,通过对含噪信号进行相应的分数阶傅里叶变换,在变换域上可不断加大信号与同频噪声的距离,距离的增加与迭代次数成正比,从而能较好地分离同频干扰。实验中,对分数阶傅里叶变换的分离效果进行了仿真演示。     

分数阶傅里叶变换在雷达多目标检测和参数估计中的应用

介绍了分数阶傅里叶变换的基本原理和基本性质。结合时域和频域上扫频滤波器的原理推导出了分数域上的扫频滤波器的实现形式。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,提出了基于分数阶傅里叶变换的雷达多目标检测和参数估计算法。解决了在强度相差较大的强分量信号中检测和估计弱分量LFM信号参数的问题。仿真结果表明了该算法的有效性。     

基于分数阶傅里叶变换的加速微弱目标检测与估计

加速微弱目标使雷达回波多普勒谱严重扩展,传统动目标检测方法失效.为了实现监视雷达对加速微弱目标的有效检测和参数估计,提出了一种新的雷达信号处理方法.利用分数阶傅里叶变换完成监视雷达接收回波慢时间域线性调频信号的能量集聚,提高低信噪比条件下的加速目标检测性能,并通过离散尺度化法对加速目标参数进行估计.理论推导和仿真分析了相参处理间隔长度、分数阶次步长和信噪比等因素对所提方法的统计检测性能和参数估计精度的影响.     

分数阶傅里叶变换的多项式相位信号DOA估计

针对多项式相位信号波达方向(DOA)估计研究较少的问题,提出了一种基于分数阶傅里叶变换(FRFT)的多项式相位信号(PPS)的DOA估计算法。该算法首先通过多项式相位变换,估计出PPS的最高阶相位系数,从而可以消除最高阶项。运用这一降阶思想,依次消除高阶项,这样PPS可降为线性调频(LFM)信号,然后将宽带的LFM信号转化为分数阶Fourier域窄带的平稳信号。在相应的分数阶Fourier域,运用求根MUSIC算法对信号进行DOA估计,从而把LFM信号的DOA估计推广到了PPS的DOA估计。理论分析和仿真实验表明,该方法能很好地估计出PPS的DOA,并且简洁。     

分数阶傅里叶变换在心电信号处理中的应用

心电信号作为人体生理信号之一,极易受到外界噪声的干扰。文中研究了一种针对这种非平稳的低频随机信号的降噪处理算法,即分数阶傅里叶变换域自适应滤波算法。目的是在不增加计算量的同时,提高信噪比。实验表明,这种方法能够有效地提高心电信号的信噪比,且能较清晰地还原出心电信号的波形及特征点。另外,如果在自适应过程中采用变步长的改进...     

基于分数阶傅里叶变换的激光测速方法研究

在战场上,相对于普通运动目标,微动目标的威胁性越来越大.而采用传统的激光测速系统进行微动目标检测时,系统精度低,参数估计算法复杂.为此,文章提出了一种基于分数阶傅里叶变换的激光微动目标运动参数测量方法.首先给出了激光信号的数学模型,推导了微动目标运动参数测量算法,分析了参数估计精度,最后采用Matlab对算法进行仿真.数值分析表明,此算法可以有效检测出微动目标的速度和加速度信息,具有一定的工程应用价值.     

基于分数阶傅里叶变换的MIMO-TDCS抗干扰性能研究

针对建立在快速傅里叶变换(FFT)的基础上只在频域之中作变换的传统MIMO-TDCS,抗线性调频干扰(LFM)信号能力弱,无法对其有效地应对和剔除等问题,引入分数阶傅里叶变换(FRFT).首先对电磁环境采样并估计出LFM干扰信号的各个参数,然后作相应阶次的分数阶傅里叶变换,在FRFT域内剔除干扰并生成相应的MIMO-TDCS基函数,从而达到收发两端联合主动躲避LFM干扰的目的.仿真结果表明,利用FRFT对信号良好的能量聚焦特性将线性调频干扰平稳化处理,能够有效地躲避LFM干扰的影响,为MIMO-TDCS抗非平稳干扰开辟了一条新思路.     

分数阶傅里叶滤波在欺骗干扰中的应用研究

分数阶傅里叶变换较之于传统傅里叶变换能更有效地将线性调频信号与噪声分离.但分数阶傅里叶域频谱能量的聚集性受信号占空比及调频带宽两方面影响,当占空比较小并且调频带宽很宽时,往往难以得到尖锐的谱峰.本文提出短时滑窗方式的分数阶傅里叶滤波方法,分析了时频域截断对其频谱的影响,在此基础上提供一种低信噪比情况下线性调频信号的检测准则,进而详细论述分数阶傅里叶域滤波的流程.仿真结果表明,运用这种准流水方式的滤波方法处理盲信号,信噪比可提高10dB以上,而有用信号的能量损失却极小.在雷达的欺骗干扰领域应用此方法可提高干扰性能.     

一种分数阶傅里叶变换快速算法的研究

介绍了分数阶傅里叶变换的定义,接着提出了一种分数阶傅里叶变换的快速算法,其中分数阶傅里叶变换快速算法分三步进行:线性调频信号乘法,线性调频信号卷积,另一个线性调频信号乘法,从而利用FFT来计算FRFT。这种算法思想直观,结果与连续FRFT的输出接近。最后用具体的信号作了计算机仿真,并给出Matlab仿真结果图。     

水下电磁场源的二维DOA和极化估计

以电磁矢量传感器在均匀海水中的电声测量为运用背景,建立了水中单个电磁矢量传感器的数据接收模型,采用特征值分解的信号子空间TLS-ESPRIT算法,对基于该算法的单个电磁矢量传感器估计多个信号源的DOA和极化参数问题进行了研究。     

基于声能流矢量补偿的水下目标高精度DOA估计

针对各向异性噪声对水下目标方位估计精度产生严重干扰的问题,文中提出了一种基于声能流矢量补偿的水下目标高精度DOA估计方法。该方法基于声压和质点振速联合信息处理技术,在有效降低各向同性噪声影响的同时得到各向异性噪声源分布模型,并根据各向异性噪声场声能流模型对各向异性噪声进行矢量补偿,进一步实现了对各向异性噪声的抑制,达到高精度估计的目的。通过数值仿真对该方法的性能进行了验证。仿真结果表明,在20 dB以下,文中方法精度均高于常规复声强器DOA估计,精度最高提高了21%。     

Doppler Estimation from Echo Signal Using FRFT

Fractional Fourier transform has been emerged as a very promising tool in the analysis of signal processing and optical communication. In radar communication, the ambiguity function plays an important role in estimating the delay and Doppler shift introduced in received signal. With the limitation of ambiguity function based on Fourier transform, the FRFT based ambiguity function has been introduced. But it imposes a large computational complexity in the problems where only delay and Doppler shift is needed to estimate. In this article, a new method is introduced to estimate delay and Doppler shift based on the FRFT of received echo signal.     

空间频率在窄带DOA估计中的应用

DOA估计子空间方法的本质是对阵列空间采样数据中空间频率的估计。本文从空间频谱分析的角度来实现这一估计。本文详细推导了DOA和采样数据空间频谱的关系，提出了两种便于工程实现的利用FFT估计空间频率，进而估计DOA的方法。本文方法运算量小，便于硬件实现，仿真结果证明了算法的有效性。     

波束空间的超分辨算法及统计性能分析

针对工程应用中超分辨算法存在的计算量大、分辨信噪比门限高以及对阵列误差敏感等问题，研究了将常规波束形成和超分辨相结合的方法，给出了波束空间MUISC算法，并通过计算机仿真，比较了波束空间和阵元空间超分辨算法的统计性能，分析和验证了波束空间波束数目的选择对估计性能的影响。结果表明，波束空间的超分辨算法计算量小，并具有较强的分辨力和较低的信噪比门限。     

一种新的DOA估计方法

本文提出了一种用天线阵来进行多个人射平面波的DOA(direction of arrival)估计方法.这种方法可以解决以往像MUSIC、ESPRIT等算法信号数不能超过阵元数的问题.这种方法计算量少、精度高、可适用于任意几何形状天线阵.同时得到信号频率估计,在平面阵中可得到自动成对的2维角估计.并且借助于相应技术,可...     

压缩采样匹配追踪在水声MIMO-OFDM信道估计的应用

针对水声MIMO-OFDM系统,利用水声多径信道冲激响应的稀疏特性,提出一种基于压缩采样匹配追踪 (Compressive Sampling Matching Pursuit, CoSaMP)的信道估计方法。该算法首先利用观测矩阵构建一个向量代替信道,然后采用匹配追踪思想确定这个向量的非零抽头系数位置,最后利用最小二乘法对非零抽头系数进行估计,通过对该向量的估计实现信道响应的估计。与传统最小二乘法（least square, LS）相比,信道估计性能得到很大的提高,与正交匹配追踪（Orthogonal Matching Pursuit,OMP)相比,提高信道估计性能的同时,降低了计算复杂度。通过仿真分析,不但验证了该算法的有效性,还比较了该算法在不同通信系统中的信道估计性能。      

频谱分析在DOA估计中的应用

子空间方法的本质是利用噪声子空间与阵列流型之间的正交性对阵列空间采样数据中空间频率进行估计。文章从快拍数据频谱分析的角度来实现这一估计。文中详细推导了窄带情况下DOA和快拍频谱的关系,提出了两种运算量较小、便于工程实现的利用FFT估计窄带DOA的方法。在宽带情况下,详细推导了宽带信号空间频率和时间频率的关系,推导出宽带信号频率对齐的方法,提出了两种直接利用对齐结果来估计宽带DOA的新方法。文中所用方法运算量小,便于硬件实现,仿真结果证明了算法的有效性。     

基于信号-阶循环平稳特性的源信号方向估计方法

本研究并给出了基于信号-阶循环平稳特性的阵列信号模型,根据该信号模型结合最小二乘方法得到了对源方向进行有效估计的算法,并与MUSIC算法作了简单的比较.对单目标和多目标两种情况分别进行了仿真计算,仿真结果说明了所给方法的有效性.     

高精度的来波方位估计

给出了干涉仪测向的基本原理和数学模型,对干涉仪测向的精度进行了一般性讨论。指出提高测向精度的有效途径是增加基线长度。主要研究长短基线组合方式、测向算法及系统性能分析,重点在于克服测向系统的测向模糊性和提高测向精度。给出了理论上的高精度干涉仪测向算法如何在实际工程中的应用及系统的实现方法以及部分实验数据。