基于分数阶域的多分量线性调频信号能量聚集性检测

线性调频信号(LFM)在雷达信号中已得到广泛使用。本文利用LFM信号在时频平面上某一角度的能量聚集特征和分数阶Fourier变换的性质，提出了基于分数阶域的能量聚集性检测算法，并定性地分析其检测性能以及提高FRFT的分辨率方法。     

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.     

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P PS的DOA,并且简洁。     

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Ozaktas算法的LFM信号参数估计误差分析

Ozaktas算法因其运算复杂度低、精度高、提出时间早而成为目前对LFM信号进行处理 时最为常用的离散分数阶Fourier变换算法,但其附加的量纲归一化对LFM信号参数估计存在 影响。为此,在对LFM信号参数估计建模基础上,分析了基于Ozaktas算法的参数估计二维离 散网格效应,并进一步得到了影响初始频率和调频率估计精度的因素。可以发现：在满足采 样定理条件下,基于Ozaktas算法的LFM信号参数估计能保持较好的估计精度,且在一定程度 上可以通过增大采样频率或减小采样时长来进一步提高估计精度。最后,通过仿真分析验 证了上述理论推导的正确性。     

微弱LFM信号的FrFT检测能力分析

基于分数阶傅里叶变换（FrFT）检测线性调频（LFM）信号广泛应用于雷达、通信、声呐和电子战领域，但缺乏对检测灵敏度的定量分析。为此，研究了FrFT对微弱LFM信号的检测能力。根据FrFT思想和二元假设检验理论，推导了检测概率和虚警概率的数学表达式。由于表达式是关于LFM信号频谱的函数，因此区分快变信号和慢变信号对LFM的频谱进行了合理近似。基于接收机工作特性曲线分析了FrFT检测LFM信号的灵敏度。仿真比较了FrFT与传统傅里叶变换（FT）对微弱LFM信号的检测能力，结果表明FrFT对LFM信号的检测灵敏度和信号累积能力均优于FT。     

一种码元宽度部分重叠的chirp-rate调制高效传输方法

chirp-rate调制是线性调频扩谱通信的一种调制样式,具有很强的抗多径和抗多普勒频移 能力。为进一步提升chirp-rate调制码元传输的带宽利用效率,提出了一种码元宽度部 分重叠的chirp-rate调制高效传输方法。然后,推导了其带宽效率提高倍数。接下来,基 于分数阶Fourier域解调而推导了单个码元宽度内不同调制信号的分数阶傅里叶谱对正确解 调的影响,并据此导出了部分重叠传输模式下的带宽效率提高倍数最大值的解析表达。最后 ,通过仿真分析验证了上述理论推导的正确性。     

基于改进精估计与FrFT的Chirp信号参数估计

为了解决Chirp信号参数估计在低信噪比下保持高精度等问题，提出了一种基于粗精二次估计的Chirp参数算法。粗估计采用分数阶傅里叶变换（Fractional Fourier Transform，FrFT），能够在低信噪比下检测到Chirp信号并估计出调频率的范围。同时，提出了一种FrFT插值算法提高FrFT估计中心频率的精度。精估计根据信号能量和周期长度一定时Chirp信号频谱幅度的平方与调频率成反比的特性，不断地用已知Chirp信号的共轭与未知Chirp信号相乘，寻找使相乘后频谱幅度平方最大的已知Chirp信号的调频率。为了提高精估计算法性能，用提出的H-Rife算法估计中心频率和相乘后信号的频谱中最大的幅值。〖JP2〗用二分法代替等步长使精估计在粗估计出的调频率范围内搜索，极大降低了复杂度。在信噪比不小于-10 dB时，该算法估计调频率归一化均方误差（Normalized Mean Square Error，NMSE）较FrFT线性提升，估计中心频率NMSE较FrFT线性提升，接近克拉美罗界。     

α稳定分布噪声环境下基于神经网络的信号检测方法

本文给出了一种在分数低阶α稳定分布噪声环境下利用多层前向BP神经网络对确定性信号进行检测的方法。此方法只需在特定虚警概率以及噪声条件下对神经网络进行训练,再通过调整偏移节点的连接权值,就可以得到不同虚警概率条件下的检验统计量。计算机模拟结果表明,利用该神经网络可以实现对分数低阶α稳定分布噪声环境下信号的有效检测,且检测性能明显优于传统的局部最优(LO)检测器。     

利用分数阶Fourier变换抑制高频地波雷达中线性调频干扰

高频地波雷达(HFGWR)受到严重的射频干扰影响。单频射频干扰在接收信号中体现为高强度的线性调频信号,从而污染所有距离元。为抑制射频干扰,通过分析其频率特征,使用分数阶傅里叶变换（FRFT）将原始信号转换到分数阶傅里叶域,对射频干扰对应的谱峰置零,达到抑制干扰的目的。该方法的优点在于抑制射频干扰的同时无损干扰位置处的回波信号,无需重构信号。实测数据分析表明：FRFT不仅能有效抑制射频干扰,信噪比提高可达10 dB以上,而且其计算复杂度较小,满足雷达实时工作要求。     

组合幂调频信号的时频移估计

为了准确估计接收信号的时频移参数和降低估计复杂度,设计了一种组合幂调频（CPFM）信号,该信号由具有时间间隔的正负幂调频（PFM）信号构成,并提出了基于CPFM信号的时频移估计算法。在算法中首先将CPFM信号降阶,然后独立地估计时延和频移,即采用三次相位函数（CPF）估计时延,通过正负PFM相位相消后再估计频移。相比于分数阶傅里叶变换（FRFT）时频移估计算法,所提算法避免了时延估计对频移估计的影响,而且仅需两次一维搜索,降低了计算量。仿真结果表明,该算法能准确地估计CPFM信号的时延和频移,并且频移估计均方误差（MSE）接近克拉美劳下界（CRLB）。     

一种经验模式分解下的海杂波小目标检测方法

利用海杂波有效探测海上小目标是目前雷达探测领域的热点问题，具有重要的应用价值。鉴于海杂波是一种非线性非平稳性的雷达回波信号，充分发挥整体平均经验模式分解的优势，将海杂波分解为若干个不同尺度的独立分量。通过研究发现有目标时，分解出的前5个分量与未分解前信号的相关系数明显减小，因此提出了一种新的海杂波背景下的目标检测方法。通过实测和模拟的海杂波数据进行训练和测试，研究结果表明，该方法能有效地实现海杂波下目标的探测，性能优于经典时域下、分数阶傅里叶变换域下以及平均经验模式分解后的广义Hurst指数的目标检测方法。     

改进DTMF信号检测方案在定点DSP上的实现

讨论了硬件实现双音多频(DTMF)信号检测方案的弊端,比较了MUSIC算法、SB-NDFT算法、FF T算法和Goertzel算法,给出了以改进Goertzel算法为核心的DTMF信号检测的DSP实现方案和 实测结果。实验结果表明,该方案有较好的检出率和抗干扰能力。程序全部使用汇编语言实 现,提高了系统运行的实时性和功能冗余度。     

宽带信号数字信道化及跨信道重构侦测技术

针对在无源探测大带宽信号的过程中会产生跨信道失真问题,提出了一种跨信道可重构的信道化方法。首先经过均匀滤波器组粗滤波,再引入检测时间自适应的双门限能量检测机制,对粗滤波信号进行跨信道判决,之后对各个跨信道信号分别进行可重构信道化设计,从而恢复出原始信号。与传统的数字信道化方法相比,该算法能够更新能量检测门限对跨信道信号进行实时判决,对跨信道信号的重构准确率高于98.3%,实现了对跨子信道带宽信号的近似无失真重构。Matlab仿真结果验证了算法的有效性。     

二进制调制信号Duffing振子检测方法及其抗噪声机理分析

根据二进制调制信号的特点及Duffing振子微弱信号检测技术,研究了二进制调制信 号的Duffing振子检测原理,给出了2ASK、2FSK及BPSK调制信号的Duffing振子检测的方法和 流程。从Duffing振子与匹配滤波器处理待测信号的不同原理出发,研究了Duffing振子输入 前端信号信噪比提升的现象。指出二元通信信号的Duffing振子检测,无论调制方式如何, 其检测性能只与Duffing振子相变判别方式有关;并提出Duffing振子利用内置周期驱动力的 能量抵抗待测信号背景噪声的概念,从能量的角度分析了其抗噪声机理,解释了Duffing振 子对噪声“免疫”的原因所在。     

一种基于Kay瞬时测频的PSK解码方法

在电子侦察中,需要判断截获的雷达信号的调制方式和调制参数。利用Kay瞬时测频结合聚类分析的方法,可检测LFM、FSK和PSK信号。对相位编码信号,利用单脉冲多重相关积累算法从信号中提取相位跳变规律,并在此基础上给出了相位编码序列恢复方法。该处理方法在信噪比较高时,计算速度优于短时傅里叶变换(STFT)等方法。最后,通过计算机仿真显示了该方法具有较好的精度和处理结果。