基于周期FRFT的多分量LFMCW雷达信号分离

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstrOnautIcaSinicaApr．252013V01．34No．4846-854ISSN1000．6893ON11-1929／Vhttp：Hhkxb．buaa．edu．cahkxb@buaa．edu．ca基于周期FRFT的多分量LFMCW雷达信号分离黄宇1，刘锋L‘，王泽众2，向崇文1，邓兵11．海军航空工程学院电子信息工程系，山东烟台2640012．中国人民解放军91635部队，北京102249摘要：多分量线性调频连续波(LFMCW)信号的截获和特征提取是

2、雷达情报侦察的难点，为了实现对多分量LFMCW信号的快速检测和有效分离，提出了一种基于周期分数阶Fourier变换(PFRFT)的多分量LFMCW雷达信号分离新方法。首先介绍了PFRFT，分析了PFRFT和FRFT之间的关系，讨论了LFMCW信号的PFRFT特征。然后给出了一种离散PFRFT的计算方法，结合周期分数阶Fourier域(PFRFD)的窄带滤波和CLEAN算法实现了多分量LFMCW信号的分离。仿真结果表明：①PFRFT的计算效率较周期Wigner-Hough变换(PWHT)具有明显优势；②LFMC

3、W信号分量在特定PFRFD中具有能量峰值，分离后能较好保留时频特征；③当两个LFMCW信号分量的功率相差较大时，适合在PFRFD分离，反之适合在时域分离；④当信噪比(SNR)为0dB时，两个具有相同功率的LFMCW信号分量分离后，与初始信号分量的相关系数都达到了0．9以上。关键词：分数阶Fourier变换；线性调频连续波；检测；信号分离；特征提取中图分类号：V557；TN971；TN974文献标识码：A文章编号：i000—6893(2013)04—0846—09线性调频连续波(LFMCW)信号具有低截获概率特

4、性，广泛用于现代新体制雷达，对于LFM—CW信号的截获和特征提取是雷达情报侦察的难点。由于LFMCW具有100％的工作占空比和大的时宽带宽积，雷达情报侦察接收机往往会遇到多个LFMCW信号交叠的情况，这就存在一个多分量LFMCW信号分离问题[1。3]。LFMCW信号可以认为是线性调频(LFM)脉冲信号的周期延拓，在一定的观测时间内具有多个LFM信号脉冲，可以作为多分量LFM信号进行处理。文献[4]～文献[9]分别采用Wigner—Hough变换(WHT)和分数阶Fourier变换(FR—FT)对LFM信号分量

5、进行提取。文献[10]和文献[11]进一步利用LFM信号分量之间的关系实现了单个LFMCW信号的检测和参数估计。这些方法对单分量LFM信号达到了近似匹配检测，但是对于多分量LFM信号的能量峰值进行二维搜索时存在交叉项的困扰，尤其是对于多分量LFMCW信号影响更为严重。文献[12]提出了极大Chirplet变换(MCT)，采用匹配跟踪算法(MP)有效解决了多分量LFMCW信号中LFM信号分量的提取问题，实现了多分量调频连续波(FMCW)信号的检测、估计和分类，但是该方法需要分析庞大的Chirplet稀疏特征集，

6、在对稀疏原子进行分类组合时会产生虚假信号，仍然没有从根本上解决多分量LFM信号带来的影响。将LFMCW信号作为多分量LFM信号进行收稿日期：2012—05-17；退修日期：2012-08—02；录用日期：2012—10—10；网络出版时间：2012-11—1508：58网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V．20121115．0858．001htmI基金项目：国家自然科学基金(60902054)；中国博士后科学基金(20090460114，201003758)*通讯

7、作者Tel：0535-6635821E-mail：fengliuhy@163com硪崩格式iHuangY．LiuF，WangZZ，etaljPeriodicFRFT-basedmulti-componentLFMCWradarsignalseparating．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2013，34(4)：846—854．黄字，莉锋．王泽众．等．基于飘朝FRFT的多分量LFMCW雷达信号分离。航空学报，2013，34(4)：846—854．黄宇等：基于周期FRFT

8、的多分量LFMCW雷达信号分离处理，LFM信号分量会随着信号观测时间的延长迅速增加，检测和估计性能反而有所下降，解决这个矛盾的一种思路是采用能够提取信号周期特性的方法来处理LFMCW信号。为此，文献[13]和文献[14]提出了周期Wigner-Hough变换(PWHT)，文献[15]对进一步基于PWHT的LFMCW信号截获进行了深入系统地研究。由于PWHT在WHT的基础上加入了时延和调制周期两个参数