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1、分数阶傅里叶变换在合成孔径雷达目标识别中的应 用论文导读：合成孔径雷达是一种高分辨力的二维成像雷达。分数阶 Fourier 变换对线性调频信号具有良好的时频聚集性。 关键词：合成孔径雷 达，运动目标检测，分数阶 Fourier 变换1、引言合成孔径雷达是一种高分辨力的二维成像雷达，通过适当的算法可以得到高质量的静止目标图象。常规的SAR雷达的高分辨性能是以一个静止的目标的冲击响应作为参考函数，将接收数据与其进行匹配滤波 获得的。通常当观测区域中存在运动目标时，运动目标在SAR图像中是散焦的、模糊的，而且常常偏离原始位置，这是因为SAR图像的形成方法直接引起的，对于静止的目标来说，目标和雷达之间
2、的相对速度只是由雷达平台(即载 机)引起的，而运动目标本身存在径向速度、径向加速度以及切向速度、切向 加速度，从而使运动目标在整个孔径内的变化规律与静止目标频谱的变化不一 致，如果用原来静止目标的参考函数对动目标成像，将会造成图像质量下降， 其中，运动目标的径向加速度及切向速度造成图像散焦；切向速度会造成图像 的位移，要想得到运动目标的清晰的、方位定位准确的图像，就必须设法获得 运动目标真实的多普勒频率特性，即两个关键参数：多普勒调频率和多普勒中 心频率，再利用他们进行调节成像过程。传统的动目标检测方法主要有时域滤波法和频域滤波法，这两种方法的主要原理是相同的，都是从时域或频域 将运动目标和静
3、止目标分离开来，然后再对运动目标进行匹配滤波，例如：在 频域设置一组滤波器，从不同的频率上滤出目标，在频域分段设置具有不同频 率中心的参考函数，对不同的目标进行匹配。但传统的方法是一种局部匹配， 仍然会存在散焦和错位现象。因为SAR雷达的回波信号可以近似看成线性调频信号，分数阶 Fourier 变换对线性调频信号具有良好的时频聚集性，本文 采用分数阶 Fourier 变换对运动目标进行检测，对其多普勒参数进行比较精确 和快速的估计。2、SAR雷达的目标回波模型合成孔径雷达发射相干宽频带脉冲串信号，其距离向的高分辨力通过对发射的宽频带脉冲的回波信号 进行脉冲压缩而获得，其方位向的高分辨力是利用目
4、标的多普勒频率信息，通 过相干技术进行方位向数据压缩而获得的。合成孔径雷达图像处理通常先进行 距离压缩，然后再进行方位向压缩，距离压缩通过常规的压缩技术就可以实 现，下面构建距离压缩后的SAR回波信号的模型。根据运动目标和SAR在斜距内的几何关系，在对应第 N个发射脉冲时刻，雷达和目标间的相对距离近 似表示为： (1) 其中：是时刻雷达与目标之间的距离；是雷达与目标之间相对速度在距离向的分量；是雷达与目标之间相对速度在方位向的分量；是雷达与目标之间相对加速度在距离上的分量。对于静止目标来说， (1) 式中各参数与雷达载体的运动参数相一致，而对于运动目 标， (1) 式中各参数由雷达载体与运动目
5、标间的相对运动参数决定。雷达接收到的点目标回波信号为：(2) 其中： 成为多普勒中心频率；称为多普勒调频率；是固定初始相位；是点目标散射强度，是雷达工作波长。由(2) 可以看出运动目标的回波信号近似呈现具有二次相位线性调频形式。3、分数阶 Fourier 变换的定义及性质 传统的Fourier 变换是分析和处理平稳信号的一种标准和有力的工具，在科学史上具 有划时代的意义，但是 Fourier 变换将信号是在整体上分解为不同频率的正弦 分量得到的是信号的整个频谱，不能获得信号的局部特征，对于处理时的非平 稳信号则显得乏力。免费论文。作为 Fourier 变换的一种广义形式，分数阶 Fourier 变换可以解释为信号在时频平面内坐标轴绕原点逆时针旋转任意角度 后构成的分数阶 Fourier 域信息，是一种时频分析方法。下面从线性积分的角 度给出分数阶 Fourier 变换的定义，其它定义见参考文献 1。