改进的多分量LFM信号参数估计算法及其快速实现

提出了一种基于改进三次相位函数的多分量线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号参数估计算法。该算法只需要通过二阶非线性变换在信号参数空间形成最大值来估计LFM信号参数。在多分量的情况下,讨论了信号自项和交叉项与时间的关系,发现自项和交叉项对时间有不同的依赖性。为了克服交叉项的影响,提出了加权平均的方法来改进算法。然后推导了三次相位函数的FFT快速算法,并进一步采用了舍入最近采样点的方法改进算法,使其可以应用于实际的离散采样系统。仿真试验表明,此方法在低信噪比下估计多分量LFM信号参数效果显著,其快速算法在大大降低运算量的同时,与原算法相比较,仍然保持了良好的估计性能。

一种基于相干积累CPF和NUFFT的机动目标ISAR成像新方法

机动目标的复杂运动导致散射体回波信号多普勒频率时变,给逆合成孔径雷达(ISAR)成像方位向处理带来困难.而传统的距离-多普勒(RD)成像方法、Wigner-Ville distribution(WVD)瞬时成像方法、Radon-Wigner等成像方法由于成像效果差或运算效率低等因素,不适合复杂运动目标的ISAR实时成像.针对这些问题,本文提出了一种基于相干积累三次相位函数(CPF)的机动目标ISAR成像新方法.首先,把平动补偿后的各距离单元数据,通过CPF变换到时间-调频率平面.然后,利用各散射体自项能量平行于时间轴分布特性,提出一种基于相干积累的交叉项和虚假伪峰抑制方法,进而得到各散射体在频率-调频率平面的高分辨分布特性.最后,通过向频率轴上的投影得到该距离单元目标的方位ISAR图像,并通过引入非均匀快速傅立叶变换(NUFFT)来降低算法计算复杂度.计算机仿真处理结果验证了该方法的有效性.

改进的三次相位函数法LFM雷达信号参数估计

为了研究对线性调频(LFM)雷达信号的参数估计,提出了利用改进的三次相位函数法对LFM雷达信号进行参数估计.三次相位函数法可提取信号的相位函数的各项系数,并且只需通过二阶非线性变换在信号参数空间形成最大值来进行估计参数,具有较高的精度和良好的低信噪比能力,但是计算量较大.针对三次相位函数法计算量大的问题,提出调频斜率搜索范围设定准则及双尺度调频斜率搜索法,可减少大量计算量,同时保持了低信噪比下的算法精度.仿真测试结果表明,新算法有效地减小了计算量,并且保证了低信噪比下的算法精度,算法性能得到了提高.

基于瞬时频率率的平动刚体目标微动参数测量

为了估计具有二阶平动的刚体目标的微动参数,提出一种基于短时三次相位函数(CPF)和逆Radon变换(IRT)的参数测量方法.基于典型旋转微动模型,推导并分析初步平动补偿后微动散射中心的瞬时频率率(IFR);采用短时三次相位函数得到雷达回波的时间-瞬时频率率二维平面;基于时间-瞬时频率率二维平面,利用逆Radon变换对正弦曲线的测量原理实现平动补偿的速度误差、加速度误差以及微动参数的测量.仿真结果验证了该方法的有效性.

修正自适应Chirplet分解法及其快速实现

为克服时频关系为线性的基函数的不足,该文提出一种新的信号分解算法——修正自适应Chirplet分解法,将Chirplet基函数推广到三次相位信号的形式,因此可以逼近信号中的非线性时变结构成分。同时提出了一种快速分解算法,该算法通过计算信号的三次相位函数,可得到其能量分布集中于信号的瞬时频率变化率曲线上的结论,此时通过谱峰检测可同时获得基函数的二、三次相位系数,时间中心以及幅度的估计:进而通过解调频技术获得其初始频率和时间宽度的估计。文中给出了实现该方法的具体步骤,并分别以仿真信号和蝙蝠回声定位信号为例验证了该算法的有效性。

波前编码景深延拓成像系统模拟实验研究

波前编码技术是结合光瞳位相调制和数字信号处理的一种新技术,由于它可以在不降低分辨率的前提下增加光学系统的景深,同时减小成像系统的体积和降低成本,因此该技术具有很好的应用前景。设计了一个波前编码成像系统,并联合ZEMAX和MATLAB软件对该系统进行了计算机成像模拟实验。模拟实验结果表明:在由相位系数决定的离焦范围内,波前编码成像系统能实现在不降低分辨率的前提下的景深延拓;当三次相位板系数为20π时,波前编码系统可以将传统光学系统的景深扩大60倍。

基于WCPF和FRFT的LPI信号识别研究

针对低截获概率雷达信号难以识别和分类的问题,提出了基于加权型三次相位函数(weighted-type cubic phase function,WCPF)和分数阶傅里叶变换(fractional fourier transform,FRFT)的低截获概率雷达信号识别算法。用短时傅里叶变换剖析了应用较广的8种低截获概率雷达信号的时频特性,然后依据调频率将其分为2类。先用加权型三次相位函数估计信号的调频率,然后再用分数阶傅里叶变换获得信号的各分量峰值,根据峰值能量比进行细分类。通过大量的实验仿真验证,在信噪比为0 d B的条件下,正确识别率能够达到95%以上。

表层富立方相功能梯度硬质合金的烧结工艺

本文对表层富立方相功能梯度硬质合金的三套烧结工艺进行了分析和对比。结果表明:烧结工艺的主要影响因素包括烧结温度、烧结时间及充气方式。在满足梯度层组织结构要求的前提下,应尽量降低烧结温度、缩短烧结时间,以防止晶粒粗化。气体在液相出现后充入,可加快反应速率且有利于消除孔隙。所制备的样品表面均生成了梯度层,其主要成分为富含Ti元素的立方相组织。根据分析结果,笔者对烧结工艺进行了重新设计。在液相温度进行气氛烧结后,控制降温曲线,在固相阶段进行保温烧结,以进一步增加梯度层厚度,同时对梯度层进行均匀化处理,消除内应力。

线性调频雷达信号参数估计算法的多片ADSP实现

针对线性调频(LFM)雷达信号的参数估计问题,采用4片ADSP-TS101S构成的雷达信号参数估计平台,实现了一种基于改进三次相位函数的LFM信号参数估计算法.该算法只需要通过二阶非线性变换在信号参数空间形成最大值来估计LFM信号参数.在多分量的情况下,讨论了信号自项和交叉项与时间的关系,提出使用加权平均的方法来改进算法,有效抑制了交叉项干扰.实验表明,在较低信噪比下,该算法可以有效地估计多分量LFM信号参数.

基于多片ADSP的PPS雷达信号参数估计算法实现

采用四片ADSP-TS101S构成的雷达信号参数估计平台,实现了基于三次相位函数的多项式相位信号参数估计算法。该算法只需要通过二阶非线性变换即可实现PPS的参数估计。硬件实验表明,该算法可在低信噪比条件下准确地估计PPS参数,并且通过多片流水式的并行处理,最大限度地节省了估计时间。

高聚物的DSC相变曲线的模拟

研究了从ＤＳＣ相变曲线计算相变转化率和转化率对时间的一阶导数和二阶导数的样条函数方法。结果表明，用样条函数模拟ＤＳＣ相变曲线可适用于各种高聚物及多重相变峰，并具有较高的精度。

利用HAF-LVD特性的复杂运动目标ISAR成像算法

在复杂运动目标的逆合成孔径雷达成像中,由于转动矢量的时变会产生方位向的高阶相位项,导致方位成像的严重散焦,传统的距离-多普勒算法和线性调频模型已不再适用.因此,在建立逆合成孔径雷达成像回波信号为立方相位信号形式的基础上,提出了利用高阶模糊函数-吕氏分布特性的逆合成孔径雷达成像算法.首先,根据高阶模糊函数和吕氏分布思想定义了双延时参数化瞬时自相关函数,并利用变尺度操作去除耦合及快速傅里叶变换实现信号能量积累.然后,利用得到的高阶模糊函数-吕氏分布完成运动参数的非搜索估计和目标逆合成孔径雷达成像.由于引入可调整的缩放因子,该算法能够在保证成像质量和运算效率的基础上,有效避免谱模糊,灵活应对更加多变和恶劣的成像环境.仿真结果验证了该算法的有效性.

基于改进ICPF的多分量LFM信号参数估计

针对线性调频信号参数估计中搜索匹配过程带来的计算量问题,提出一种基于改进ICPF的多分量线性调频信号参数估计方法。给出了一种基于非均匀快速傅立叶变换的ICPF改进算法,利用改进的ICPF算法估计线性调频信号的调频率,利用解线频调方法估计中心频率和幅度。方法避免了参数估计过程中的搜索匹配过程,计算复杂度低,在低信噪比条件下具有较好的估计性能。仿真结果验证了方法的有效性。

一种匀加速空间目标高分辨距离像补偿算法

提出了基于立方相位函数参数估计的空间目标运动补偿方法,并推导得到了速度和加速度估计的克拉美-罗界,对该算法的估计性能进行了对比和分析.仿真表明,该方法可以在较低信噪比下实现速度和加速度的估计以及高分辨一维距离像的运动补偿,更有利于后续的ISAR成像和目标识别.

基于CPT和RPF的空中高机动目标检测与参数估计

提出了一种基于三次相位变换(cubic phase transform,CPT)和重构相位函数(reconstructing phase function,RPF)的空中高机动目标参数估计方法。为了实现目标高阶参数的估计,该方法首先通过双线性变换求得接收信号的相位函数,实现信号降阶和待估参数的分离;然后利用多阵元采样重构参考阵元的相位函数,等效增加了参考阵元相位函数的时间采样,实现了参考相位函数的相干积累;最后进行参数估计。仿真结果表明,在输入信噪比较低、采样脉冲较少的情况下,该算法能够以较高的精度实现对高机动目标的参数估计。

OTHR低信噪比下的机动目标检测算法

在天波超视距雷达(OTHR)中,采用短时间相干积累时,可以提高数据率和检测效能,减小电离层污染。但采用短时间相干积累时,目标信噪比往往较低,检测难度较大,而机动目标的多普勒扩展进一步增加了目标的检测难度。传统的机动目标检测算法利用基于高阶模糊函数(HAF)的多普勒补偿算法来提高机动目标的可检测性,但由于HAF多次用到非线性变换,而每次非线性变换都会损失部分信噪比,因此对输入信噪比要求较高,难以适应于更低信噪比环境下的机动目标检测。将机动目标回波建模为三阶多项式相位信号,采用一种低非线性度的运动参数估计方法并结合多普勒补偿算法对目标回波进行处理,仅需要一次相位降阶操作,减少了信噪比损失,降低了对输入信噪比的要求。经过仿真验证,该算法的输入信噪比门限为-3dB,而HAF算法的输入信噪比门限为3dB。

结构光编码的三维测量系统的插值定标方法

利用平移参考面获取的一组插值节点数据求得定标系数函数的三次样条函数，从而实现了对结构光编码测量系统的定标．结果表明，样条插值法在定标精度和速度两方面优于广泛应用的平差法．

一种低信噪比下稳健的ISAR平动补偿方法

远距离小目标/隐身目标逆合成孔径雷达成像在目标检测系统中具有重要作用,然而由于回波信号存在信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)低等问题,使得传统基于距离包络对齐的平动补偿方法失效;导致后续初相校正和方位聚焦处理性能急剧下降.针对该问题,本文提出一种低信噪比下参数化平动补偿方法.首先,将回波信号建模为多成分的多项式相位信号,并通过挖掘运动目标上所有散射体具有相同的平动历程这一先验信息,利用相位差分(Phase Differencing,PD)和Keystone变换将目标上所有散射体能量聚集到同一距离单元.然后,通过相干积累三次相位函数将该距离单元内的所有散射体能量集中到一个强点,进而估计出目标平动参数实现低SNR下平动补偿.最后,理论分析和实测数据实验验证了该方法的有效性.

基于ICPF的步进频率雷达机动目标高分辨率成像处理

针对机动目标步进频率回波信号一维距离像模糊的问题,本文提出了基于求和立方相位函数(Integrated cubic phase function,ICPF)的运动参数估计和补偿方法。首先,构建机动目标的步进频率回波三阶相位信号模型,采用一阶差分处理实现相位降阶。其次,计算降阶信号的ICPF,依次估计和补偿加速度以及速度引入的误差相位。然后,对运动补偿后信号进行IFFT处理可以获得目标高分辨一维距离像。其中,对加速度和速度的估计只需要进行一维搜索,算法运算量很小。最后,分别在无噪声和较低信噪比的情况下进行计算机仿真,实验结果验证了本文所提方法的有效性。

机动目标逆合成孔径激光雷达成像算法

针对逆合成孔径激光雷达对机动目标成像时,其回波信号存在距离向色散和方位向多普勒时变的问题,在建立机动目标精确回波信号模型的基础上,提出一种基于积分立方次相位函数-分数阶傅里叶变换的成像算法.在距离压缩时,首先采用积分立方次相位函数快速估计出回波脉冲的调频率,进而在最佳旋转角下采用分数阶傅里叶变换实现距离像压缩,消除距离色散.经过运动补偿后,在方位压缩时结合积分立方次相位函数-分数阶傅里叶变换与Clean技术实现对每一距离单元上强弱散射点的分离成像,解决由于机动运动产生的方位多普勒时变而形成的图像散焦问题.最后,通过散射点模型的仿真实验,验证了所提方法的有效性.