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基于分数阶Fourier变换的SAR回波信号的检测与时频滤波方法研究

应烈勇  
【摘要】:合成孔径雷达(SAR)是一种全天候、全天时的新型高分辨率微波遥感成像雷达,无论在军事上还是在民用中都得到了较广泛的应用。而SAR接收到的运动目标回波信号不可避免的受到噪声的干扰,为了得到清晰的运动目标图像,就必须设法获得运动目标真实的多普勒频率特性。 SAR接收到的动目标回波信号具有线性调频(LFM)信号的特征。而分数阶Fourier变换(FRFT)作为一种新兴的非平稳时频分析方法,非常适合于处理LFM类信号,且它是一种线性的时频分析方法,不存在交叉项干扰问题。因此可将FRFT应用于动目标检测和SAR信号处理中,以提高对运动目标的检测和估计性能。本文的主要工作和成果如下: 1.将FRFT应用于单分量及多分量LFM信号的检测中。在单分量LFM信号检测中,为获得明显的检测效果及减少搜索过程的计算量,采用了两级搜索的方法。而在对多分量信号的检测过程中,针对各信号分量强度的不同,强信号分量有可能淹没弱信号分量的情况,提出了逐次消去的思想对多分量LFM信号进行检测,并进行了仿真分析。 2.依据SAR回波信号可近似为LFM信号的情况,分析了基于分数阶Fourier域滤波的SAR回波信号检测的原理和步骤。采用处理多分量LFM信号中针对各信号分量强度不同的方式,对含有三个信噪比分别为9dB、-3dB、9dB的LFM信号分量的SAR回波信号进行检测。仿真分析表明,在强弱信号的强度相差12dB的情况下,该弱信号依能被检测出。 3.对混有加性高斯白噪声的SAR回波信号进行分数阶Fourier域上的滤波处理。首先是根据观测信号本身构造分数阶域上的窄带通滤波器,然后在该分数阶域上将混有均值为0,方差为1的高斯白噪声的观测信号与其通过乘法滤波得到原始有用的LFM信号,仿真证实了信号在信噪比为0dB时使用该方法进行滤波的有效性。


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