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分数阶傅里叶变换在微波干涉仪中的应用

蔡德全  
【摘要】: 微波干涉仪用于测量弹丸在炮膛内的运动参数,是提高火炮及弹丸性能的重要保障。微波干涉仪混频输出的多普勒信号是一个非平稳信号,其瞬时频率随着时间的变化而变化。传统的傅里叶变换无法同时表述信号的时域和频域信息,不适用于处理非平稳信号。分数阶傅里叶变换(FRFT)作为傅里叶变换的一种广义形式,对非平稳的线性调频信号具有良好的时频分析特性,是一种新的时频分析方法。本文主要研究分数阶傅里叶变换在微波干涉仪信号处理系统中的应用。 本文首先阐述了分数阶傅里叶变换的发展、定义、性质、分数阶卷积和分数阶相关方面的基本理论以及与其它时频分析方法之间的关系,讨论了离散分数阶傅里叶变换的数值实现方法。其次研究了基于分数阶傅里叶变换域的线性调频信号的自适应窄带时频滤波和基线漂移的去除,仿真实验结果证明了该算法的有效性。最后研究了基于分数阶傅里叶变换的线性调频信号的检测和参数估计,并利用变步长搜索算法对原算法进行了优化和改进;基于分数阶傅里叶变换和分数阶傅里叶变换域“CLEAN”思想的多分量线性调频信号的检测和参数估计;基于短时分数阶傅里叶变换的非线性调频信号的检测和参数估计。实测数据处理结果表明,基于分数阶傅里叶变换的时频分析方法能够在低信噪比条件下对调频信号的瞬时频率进行较好的估计。


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