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。     

一种基于分数阶傅里叶变换的OFDM系统及其均衡算法

在快速时变信道环境下,由于子载波间干扰(ICI)的影响,传统OFDM系统性能有较大下降.本文提出了一种基于分数阶傅里叶变换的OFDM系统,它用分数阶傅里叶变换代替傅里叶变换进行子载波调制与解调;同时,文中给出了最优分数阶傅里叶变换阶次的选取方法,并根据最小均方误差(MMSE)准则设计了分数阶傅里叶域乘性滤波器在接收端进行均衡.分析和数值仿真结果表明,最优分数阶傅里叶域的乘性滤波算法较频域方法有更好的均衡效果.     

基于多重分数阶傅里叶变换ISAR快速成像算法

关于机动目标的逆合成孔径雷达成像技术在诸多应用领域扮演着重要的角色,但其应用一直存在一个严重问题——时变多普勒频率,它会在信号回波中引入高阶相位项,如调频率项,如果不对其进行精确补偿,最终获得的ISAR图像质量会出现明显恶化.针对上述问题,大量算法相继被提出用以实现调频率的估计,但是这些算法往往存在运算量大以及传递误差...     

基于分数阶傅里叶变换的运动舰船聚焦算法

为解决合成孔径雷达(SAR)图像中运动舰船目标产生的散焦现象,结合对比度最大算法和分数阶傅里叶变换(FRFT)算法,提出了一种改进的对比度分数阶傅里叶变换(CFRFT)自聚焦算法.该算法利用分数阶傅里叶变换对已成像SAR图像进行时频域分析,根据旋转角分别利用参数模型和非参数模型对二阶相位误差和高阶相位误差进行补偿,和传统的相位梯度(PGA)法相比,图像分辨率和旁瓣比提升显著,可以更有效地补偿SAR中舰船运动产生的相位误差.对不同舰船和尾迹SAR图像实验表明,算法对二阶以上的相位误差具有较好的补偿效果,误差估计准确性高,适用范围广,解决了SAR运动舰船的散焦问题,提高了海洋舰船监测的准确性.     

分数阶傅里叶变换的快速计算新方法

本文提出了一种分数阶傅里叶变换(FRFT)高分辨(Zoom-FRFT)算法,通过设置谱区间和输出点数M,可实现任意局部谱的高分辨计算.随后,针对M很小时Zoom-FRFT运算效率低的问题,提出了基于Horner的单点快速计算(SP-FRFT)方法,并针对零点计算做出进一步简化.利用SP-FRFT可提高少量点输出时的计算效率,也可用于非均匀采样点计算.仿真结果验证了算法的有效性.     

短时分数阶傅里叶变换对调频信号的时频分辨能力

调频信号的检测和参数估计一直是信号处理领域的研究热点之一。为深入挖掘短时分数阶傅里叶变换对调频信号的时频分析优势,从短时分数阶傅里叶变换的定义出发,推导了其时频分辨能力与信号参数的关系,并与短时傅里叶变换进行了对比分析。结论表明,短时傅里叶变换时频分辨能力与信号频率变化率有关,而短时分数阶傅里叶变换几乎不受调频率变化率影响。最后,通过对比仿真实验证明,对于频率变化率较小的信号,两者时频分辨效果差别不明显,对于频率变化率较大的信号,短时分数阶傅里叶变换的时频分辨效果更好。     

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多辐射源被动直接定位算法

直接定位(DPD)算法能充分利用观测回波信息,在低信噪比条件下其定位精度一般要高于传统的两步定位算法。为解决多基站无源雷达系统中多个未知线性调频(LFM)信号辐射源的定位问题,该文提出一种基于DPD算法和分数傅里叶变换(FRFT)相结合的多目标定位算法。首先,根据建立的信号模型推导了理论上最优的高维最大似然估计器;其次,由于高维信号参数和目标位置联合估计的计算复杂度限制,利用基于FRFT和基本分类算法的降维策略将多目标定位问题转化为多个单目标定位问题;最后,目标的位置及相应信号参数可通过4维网格搜索得到有效估计。仿真结果表明,相比于已存在的忽略发射信号的DPD算法,该文提出算法定位性能更优。      

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...     

一种新的分数阶傅立叶变换快速算法

本文给出了分数阶傅立叶变换(FRFT)的定义,介绍了已有的几种离散FRFT快速算法,并简要分析了这几种算法的优缺点.在此基础上提出了一种新的FRFT快速算法.该算法避开特征值与特征向量的匹配问题,具有易理解、易实现、效果好等优点.并且在改变分数阶幂时不需重新计算整个过程,只需计算一个对角矩阵.为与其他方法作比较,作者最后对几个典型信号作了计算机仿真,并给出其仿真结果.     

基于短时分数阶傅里叶变换的时频分析方法

本文研究了短时分数阶傅里叶变换(STFRFT)时频分析方法的分辨率精度和算法性能.首先,文中给出了一种STFRFT时频分辨率的数学计算表达式,其有利于时频分辨率的量化比较,仿真结果表明该理论量化值与观察值基本吻合;其次,针对算法运算量大的问题,提出了一种STFRFT的快速计算方法,它较传统的穷举搜索方法运算量约降低1个数量级;最后,给出了算法估计误差的理论分析并运用该方法对多目标信号进行了分析,仿真表明该方法可有效抑制交叉项和解决多分量时频信号的分离问题.     

分数阶傅立叶变换的多种定义形式及其光学实现系统分析

分数阶傅立叶变换是经典傅立叶变换的广义形式,它同时从时间域和频率域(或空间域)揭示信号特征。本文系统地分析了分数阶傅立叶变换三种定义形式及其所对应的光学实现系统的组成和原理,说明了光学信息处理系统实现分数阶傅立叶变换的有效性.     

基于分数阶傅立叶变换的模糊函数的研究

分数阶傅立叶变换可以看作是傅立叶变换的推广,本文回顾了分数阶傅立叶变换和模糊函数的有关理论,给出了基于分数阶傅立叶变换的模糊函数,讨论了该函数的主要性质。应用实例的仿真实验验证了此函数的有效性。     

一种基于分数阶Fourier变换的雷达运动目标检测算法

针对雷达回波为多分量LFM信号时,时频分析存在的交叉项干扰问题,提出了一种基于分数阶Fourier变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)的伪Wigner分布(PWD).该方法通过在参数平面按阈值进行峰值搜索确定变换域阶次,再在相应的分数阶Fourier域计算PWD,有效地抑制了交叉项的干扰,有利于更好地提取信号的时频信息.仿真实验证明了在强背景噪声下该算法的有效性.     

一种基于分数阶傅立叶变换的时变信道参数估计方法

时变衰落信道环境对准确的信道估计提出了巨大挑战.本文提出了一种基于分数阶傅立叶变换的时变信道参数估计方法.该方法根据信道参数模型,通过发射多分量线性调频信号探测信道,在接收端应用分数阶傅立叶变换对接收信号进行参数估计,从而获得时变信道参数.分析和数值仿真结果表明,这一方法具有较高的估计精度,并且计算简单.     

特征分解型离散分数阶Fourier变换

分数阶Fourier变换作为Fourier变换的广义形式,广泛应用于科学计算和研究,离散分数阶Fourier变换是其得以应用的关键。特征分解算法是由可交换对角矩阵得到近似连续Hermite-Gaussian函数的特征向量,再对Hermite-Gaussian函数进行加权和运算。对一种基于数特征分解的方法进行了改进,并进行计算机仿真。仿真结果表明所得的Hermite-Gaussian函数与连续函数的近似度更为优异,从而提高了离散分数阶Fourier变换的近似度。     

雷达动目标短时稀疏分数阶傅里叶变换域检测方法

复杂背景下的动目标检测技术是雷达目标探测的关键技术和难点之一,亟需发展和研究高时频分辨率、大数据量高效以及适用于多分量信号分析的方法和手段.该文结合经典时频分析技术和高分辨稀疏域信号处理的优势,提出短时稀疏分数阶傅里叶变换（ST-SFRFT）并用于雷达动目标检测和参数估计,实现时变信号高分辨时频表示的同时,改善SCR,提高复杂环境下雷达动目标检测的性能.实测对海雷达数据验证表明,所提方法在抗杂波以及参数估计精度等方面较经典时频动目标检测方法有明显优势.     

分数阶傅立叶变换在球面谐振腔稳定性分析中的应用

用光学传输矩阵的方法分析用球面镜实现分数阶傅立叶变换,指出球面谐振腔中的谐振过程也是分数阶傅立叶变换过程,进而推导出腔的几何尺寸与变换阶数对应的分析方程,给出了谐振腔稳定性的判据.最后分析了几个谐振腔,并指出了引入此方法的意义.     

基于算术傅里叶变换的小波变换快速算法

利用算术傅里叶变换(AFT)计算离散傅里叶变换(DFT)可使其乘法计算量仅为D(N）。文章根据这一特点，结合Mallat算法原理及离散傅里叶算法结构特征，提出了一种离散小波变换的快速算法，给出了数学推导过程，并对实验结果进行了分析。