基于离散多项式相位变换和分数阶傅里叶变换的加速目标检测算法

本文提出了一种离散多项式相位变换(DPT)和分数阶傅里叶变换(FRFT)相结合的LFM检测方法.首先,分析了经典DPT算法中调频分辨率与互相关时延、积累脉冲长度以及积累性能之间的相互关系,指出时延较小的DPT算法与经典DPT算法相比,检测性能提高约3dB,但调频率估计误差大.其次,针对这一问题,提出在DPT基础上,利用FRFT进一步提高调频率估计精度,当输入信噪比大于-11dB时,在分数阶域引入一维牛顿迭代法可提高运算速度;最后,给出了算法复杂度和估计误差的理论分析并用实验结果验证了算法的有效性.

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PPS的DOA,并且简洁。

基于插值短时分数阶傅里叶变换-变权拟合的线性调频信号参数估计

针对低信噪比下线性调频(LFM)信号参数估计精度不高的问题,提出一种基于Rife插值短时分数阶傅里叶变换(STFRFT)-变权拟合(VWSF)方法。该方法利用STFRFT提高LFM信号的聚集性,实现对LFM信号瞬时频率的高精度估计,并通过VWSF进一步提高信号初始频率和调频率的估计精度。推导得到了初始频率和调频率估计的克拉美-罗限(CRLB),分析了信号时长、滑窗次数等因素对CRLB的影响。仿真实验及海试结果表明,相比于传统基于短时傅里叶变换的估计方法,Rife插值STFRFT-VWSF方法具有更高的LFM信号参数估计精度。

一种简化的分数阶傅里叶变换及其应用

首先在分数阶傅里叶计算分解的基础上,引入了一种简化分数阶傅里叶算法(Reduced fractional Fouriertransform,RFRFT),然后推导了时限LFM信号的RFRFT模平方,给出了其归一化前后信号参数的变换关系,同时借助角度变换提高了RFRFT估计参数的分辨率和读数精度;最后结合一次相位差分法将其推广至多分量高阶PSS的参数估计,并通过仿真验证了算法的有效性。

基于分数阶傅里叶变换的反辐射导弹检测技术

提出一种应用分数阶傅里叶变换(FRFT)来检测反辐射导弹(ARM)的新方法。由于分数阶傅里叶变换可以通过快速傅里叶变换实现,且不需进行多通道相位补偿,计算量小。仿真结果表明,该方法能够在ARM信噪比低达-14dB、ARM与载机回波功率比为-27dB的情况下,准确地检测出ARM来,从而实现ARM发射的早期告警。

一种基于分数阶傅里叶变换的改进图像加密算法

针对目前基于分数阶傅里叶变换的图像加密算法中存在的不足,设计了一种基于分数阶傅里叶变换和混沌系统的图像加密新算法。图像加密过程分两个步骤:首先将原始图像的分数阶傅里叶变换系数经过双随机相位加密,然后利用混沌系统生成的置乱矩阵对图像进行置乱加密后得到最终的加密图像。方案的安全性依赖于随机相位掩膜、分数阶傅里叶变换阶数以及混沌系统的初始参数。理论分析和模拟实验结果表明该方案具有良好的图像加密效果。

基于混沌系统和分数阶傅里叶变换的图像加密算法

设计一种基于混沌系统和FRFT(Fractional Fourier Transform)的图像加密算法。图像加密过程分两个步骤:首先利用混沌系统生成的置乱矩阵对图像进行置乱加密,然后利用FRFT将置乱加密的图像进行双随机相位加密得到最终的加密图像。该方案的安全性依赖于混沌系统的参数敏感性、相位掩膜和FRFT阶的随机性。理论分析和仿真实验表明,该方案具有良好的图像加密效果。

基于外差-分数阶傅里叶变换的线性调频连续波主动声呐处理

为解决连续波主动声呐中发射和接收之间的直达声干扰问题,在基于分数阶傅里叶变换检测和估计线性调频信号原理基础上,提出外差-分数阶傅里叶变换处理算法。通过分数阶傅里叶变换对外差信号在阶次-分数阶傅里叶域进行二维搜索,得到与外差信号匹配阶次下的处理结果,再根据得到的中心频率和调频斜率计算得到目标的位置和速度。仿真表明提出的算法能够达到脉冲信号做匹配滤波处理相当的增益,对目标参数的估计也得到了较好的结果。

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。

基于积分二次相位函数和分数阶Fourier变换的多分量LFM信号参数估计

针对高斯白噪声中多分量线性调频信号参数估计问题,提出了一种基于积分二次相位函数(IQPF)和分数阶Fourier变换的新方法。分析了IQPF估计线性调频信号调频率的原理,指出IQPF有压制弱信号的缺点。为解决强度相差较大的多分量线性调频信号中弱分量信号的参数估计问题,提出利用分数阶Fourier变换域的信号分离技术,逐次估计强信号分量的参数并将其消去,来提高多分量信号参数估计的可靠性。最后通过计算机仿真,验证了该方法的有效性。这种方法与Radon-Winger变换法、Radon-Ambiguity变换法和单纯的分数阶Fourier变换法相比,极大的简化了计算。因此,该方法非常适合于多分量LFM信号的快速参数估计。

分数阶相位拉伸变换的图像锐化算法

图像锐化是图像增强的主要内容之一,在图像分析、图像理解以及医学图像等领域均有重要的应用。现有图像锐化方法对图像中的弱强度变化特征增强效果不明显,并且在边缘附近还会出现毛刺与噪声。为解决这些问题,提出一种基于相位拉伸变换结合相对总变分的图像锐化算法,其主要工作包括分析推导相位拉伸变换中的核函数,将传统相位拉伸变换推广至分数阶傅里叶变换,然后与相对总变分理论相结合。实验结果表明,该算法对弱强度变化特征具有更好的锐化增强效果,同时由于相对总变分的约束,也消除了增强图像边缘附近的毛刺现象。与传统锐化增强算法相比,该算法的平均梯度和信息熵提高均在80%以上,证明了该算法的有效性与优越性。

基于分数阶傅里叶变换的相位恢复

为了在弱光条件下由光场的强度分布求得其相位分布,利用分数阶傅里叶变换与光学系统之间的关系,基于Gerchberg-Saxton算法研究了Zernike相差的恢复问题,并进行了数值模拟。通过研究分数阶傅里叶变换与菲涅耳衍射之间的关系,改进了Lohmann光学系统;基于小波理论初步分析了菲涅耳近场与远场输出面对高频和低频成分恢复效果的影响。数值模拟结果表明该算法有良好的收敛性和恢复精度,均方根误差(RMSE)值均保持在0.15λ(λ为光波长)以下,且位于菲涅耳衍射近场的输出面对相位的高频部分恢复效果较好,位于远场的输出面对低频部分恢复效果较好。

基于分数傅里叶变换的数字图像复制-粘贴篡改检测算法

复制-粘贴篡改是最简单和最常见的一种数字图像伪造方法,即把图像中的一部分区域进行复制并粘贴到同幅图像的其他区域,数字图像篡改认证具有重要的理论意义和应用价值.文章提出了一种新的采用分数阶傅里叶变换对数字图像复制-粘贴区域进行检测的算法.算法首先对待检测图像进行一级小波变换,降低图像维度.对变换后的低频子带分解成大小一样、互相重叠的子块.然后对子块进行分数阶傅里叶变换,将变换系数构成特征矢量.再对所有特征矢量进行字典排序.最后通过比较相邻两块特征矢量之差以定位复制-粘贴篡改区域.实验结果表明,提出的算法能有效地检测数字图像的复制-粘贴伪造区域.

基于全光时域分数阶傅里叶变换的光脉冲最小损伤传输新方法

提出了一种基于全光分数阶傅里叶变换(optical fractional fourier transformation,OFRFT)的关于色散和自相位调制对光脉冲传输影响的分析方法,并基于该方法给出了一种新的光脉冲在光纤中传输最小损伤的方法,通过在发射端将输入的高斯光脉冲做OFRFT然后再送入到光纤中去传输,可以提高光脉冲抵抗色散和非线性的能力,仿真发现当色散占主要作用的时候,负阶数的分数阶傅里叶变换可以很大程度上减小光脉冲的展宽;当自相位调制作用占主要的时候,正阶数的分数阶傅里叶变换可以消除自相位调制作用的脉冲分裂效应.该方法在高速光纤通信中有应用意义.

基于频域遮隔及分数阶相关的反辐射导弹检测技术

该文提出一种基于频域遮隔及分数阶相关来检测反辐射导弹(ARM)的新方法。该方法利用雷达回波的频域(Fourier变换)数据,根据尖锋作遮隔处理后,直接运用基于分数阶Fourier变换(FrFT)和Fourier逆变换的分数阶相关方法,通过一维搜索来检测ARM。由于该方法利用了现有的Fourier数据,且分数阶Fourier变换可以通过Fourier变换实现,无需多通道相位补偿和二维搜索,故计算量小。仿真结果表明,该方法能够在ARM信噪比低达?10dB,ARM与载机回波功率比为?27dB的情况下,准确地检测出ARM,从而实现ARM发射的早期告警。

基于尺度变换的宽带线性调频信号时差/尺度差估计算法

提出了一种基于尺度变换的宽带线性调频信号时差和尺度差的快速算法.根据两路接收到的线性调频信号间调频率之比为尺度差的平方的特点,利用分数阶傅里叶变换分别估计出两路信号的调频率,即可获得尺度差的估计.将估计的尺度差对一路信号进行伸缩,并计算伸缩后信号与另一接收信号的时域相关,根据相关峰的位置估计出时差.相比于传统基于宽带互模糊函数的方法,该方法避免了二维搜索宽带互模糊函数的峰值,只需若干次快速傅里叶变换即可实现,能够显著降低运算量.仿真结果显示该方法在高信噪比下逐渐接近克拉美-罗下界.

基于FRFT和相位差分法的LFM-BPSK复合信号识别

雷达信号的脉内调制方式识别一直是电子对抗信息处理中的重要内容。线性调频-二相编码(LFM-BPSK)复合调制信号已被广泛应用,但是对LFM-BPSK复合信号有效识别的方法非常少。针对这一问题,提出了分数阶傅里叶变换和相位差分法相结合的算法。首先对信号进行分数阶傅里叶变换,在两种搜索尺度下,寻找模峰值点对应的变换阶数,根据变换阶数的不同判断信号中是否含有线性调频成分,再利用相位差分法,对瞬时相位进行提取,根据是否存在相位跳变信息,对LFM和LFM-BPSK信号进一步识别。仿真结果表明,该方法有一定的抗噪性和较高的识别率。

基于FrFT的伪码-线性调频信号参数估计算法

伪码-线性调频(PRBC-LFM)信号是近些年来应用于低截获概率(LPI)雷达的一种常用复合调制信号。针对PRBC-LFM信号的特点提出了一种基于分数阶Fourier变换(FrFT)的参数估计算法,算法首先通过二维分数阶Fourier域峰值搜索找到最佳旋转角,估计调频斜率;然后对信号做相应阶数的FrFT,利用FrFT峰值点之间距离与调频信号参数的相互关系估计信号的调频带宽、起始频率、码元时宽、载波频率等参数;最后根据估计出的调频参数重构线性调频信号,与原信号每个码元共轭相乘去载波,通过对基带信号幅度符号的辨别识别出二相编码信号的编码规律。仿真实验表明,本文方法能在较低信噪比下实现PRBC-LFM信号参数有效估计。

低信噪比下LFM-PRBC信号参数的快速估计

为了解决目前算法中线性调频-伪码(LFM-PRBC)信号参数估计计算量较大的问题,提出了一种快速估计算法。该算法采用解线调与分数阶傅里叶变换(FRFT)进行参数的估计。首先对信号进行解线调估计出调频斜率的粗略值,然后由调频斜率确定旋转角,通过FRFT估计出码元宽度的粗略值。根据延时再进行解线调估计出调频斜率的精确值,再通过FRFT估计出码元宽度的精确值与起始频率。该算法不仅计算量较低,同时具有很高的估计精度与很强的抗噪性,仿真实验验证了该算法的有效性。

基于DPCA-FrFT的机载三通道SAR-GMTI及成像方法

针对慢速运动目标在时域和频域上都落入主杂波区不易被检测的特点,提出一种三通道条件下机载合成孔径雷达地面动目标检测(SAR-GMTI)方法。采用相位中心偏置天线技术(DPCA)对消杂波,利用分数阶傅里叶变换(Fr FT)估计剩余的动目标参数,再构造方位压缩参考函数对场景成像。该方法充分利用三通道的信息余度,发挥DPCA稳健的杂波对消能力和Fr FT的良好能量聚焦性能,能够实现对包括径向加速度等在内的目标参数精确估计。实验仿真结果验证了本方法的有效性。