定义在 域的函数 的 阶分数阶Fourier变换是一个线性积分运算。

其中 称为分数阶Fourier变换的核函数, , , , 是整数。
核函数 满足以下性质:

是 的复共轭
分数阶Fourier变换的逆变换公式 ,可以看出对任一旋转角度 ,信号 的分数阶Fourier变换 可以解释为 在以逆变换核 为基的函数空间上的展开,而该核是 域上一组正交的chrip基,因此一个chrip信号在适当的分数阶Fourier域上将表现为一个冲击函数,即分数阶Fourier变换在某个分数阶Fourier域中对给定的chrip信号具有最好的能量聚集性。
4、基于分数阶Fourier变换的SAR动目标检测和参数估计
常规的Fourier变换可以看作信号的时频分布在频率轴上的投影,而分数阶Fourier变换可以看作是信号的时频分布在旋转后的频率轴 上的投影,若旋转角度合适,就可以得到线性调频信号能量聚焦的分数阶Fourier域的分布。这就是分数阶Fourier变换处理chrip信号的基本原理,如图1所示。
由于chrip信号在不同的分数阶Fourier域上呈现出不同的能量聚集性,检测含有未知参数的chrip信号的基本思路是以旋转角 为变量进行扫描,求观测信号的分数阶Fourier变换,从而形成信号能量在参数 平面上的二维分布,在此平面上按阀值进行峰值点的搜索即可检测chrip信号并估计其参数。
在已知雷达工作参数的情况下,地面静止目标的回波形式是确知的,可以计算得到其分数阶Fourier变换取得最大值的阶数和在u轴上的位置,对于运动目标,由于 、 、 的存在,引起成像后存在位置偏移和散焦,表现在分数阶Fourier变换上是取得最大值的阶数和在u轴上位置的变化。
  
图1chirp信号在分数阶Fourier域上的投影
因此,可以给出基于分数阶Fourier变换的SAR运动目标的处理方案:

图2基于FRFT的SAR运动目标的检测和成像方法
分数阶Fourier变换的计算可借助FFT实现,使得以旋转角 为变量的进行扫描的计算量大大减少同时作为一种线性变换,分数阶Fourier变换保留了信号的相位信息,利用FRFT可以有效地估计出chrip信号的调频率、中心频率。设雷达处于正侧视工作状态,工作参数:雷达与目标的距离 =8437m 波长为0.03m脉冲重复频率为600Hz ,目标1、2均位于同一距离单元 =20m/s, =3m/s,而 =39.4m/s , =0m/s ,并且假定t=0时刻,目标1位于SAR的正侧方。
根据线性调频信号的形式,可以得到调频率 ,多普勒中心频率 ,实现对运动目标的多普勒参数的估计。表1列出了设置的运动目标的调频率和中心频率,由分数阶Fourier变换检测到的参数 估计所得的调频率和中心频率。由此表可见,检测估计参数与设置的参数误差很小。
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