国网江苏省电力有限公司南京供电分公司，江苏 南京 210000
针对当前分布式光纤振动传感对振动干扰事件的识别容易过拟合以及泛化能力不强的问题，提出了一种基于分数阶傅里叶变换（FrFT）的分布式光纤振动事件识别方法。采用FrFT对时域振动信号进行时频变换，相比传统的时域方法多了一个新的分析维度。相比传统时频域方法，该方法不仅解决了时间分辨率和频率分辨率相互制约的问题，还增强了时频数据的特征丰富度，更利于深度模型的学习，可有效防止模型过拟合。户外实地实验表明，FrFT方法的识别准确率达到98.5%，且在专门的泛化测试集上依然能保持98%以上的准确率。同时引入更可靠的评估指标f1-score（f1-score是精确率和召回率的调和平均数）来综合评估精确率和召回率，该方法识别各事件的f1-score均高于0.975。
光纤传感 分布式光纤传感 分数阶傅里叶变换 分布式光纤振动传感 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0506003
强激光与粒子束
2021, 33(11): 111009
1 江苏警官学院计算机信息与网络安全系, 江苏 南京 210031
2 南京信息工程大学计算机学院、软件学院、网络空间安全学院, 江苏 南京 210044
虽然距离多普勒算法在合成孔径雷达(SAR)成像中有着广泛的应用,但是其产生的图像质量较差,不能满足实际应用的需求。为解决制约传统方法成像质量的关键技术难题,提出了一种基于最佳抽样序列长度的高分辨SAR成像算法。该算法根据SAR距离向和方位向的成像参数,设计了初始抽样序列长度的计算公式。利用获得的初始抽样序列长度以及SAR图像质量性能评估标准,结合曲线极值确定了合理区间变化范围内的最佳距离向和方位向抽样序列长度。机载SAR点目标成像和星载SAR实测数据的实验结果表明了所提算法的有效性。
图像处理 最佳抽样序列长度 分数阶傅里叶变换 合成孔径雷达 距离多普勒算法 傅里叶变换 激光与光电子学进展
2021, 58(22): 2210019
为了降低电力通信系统中白噪声和随机多径噪声，提出了2种基于线性调频-光时域反射仪(LFM-OTDR)技术的监测方案，即单频LFM-OTDR方案和频分复用LFM-OTDR(FDM-LFM-OTDR)方案。该监测方案采用LFM光脉冲信号作为探测信号，利用分数阶傅里叶变换将后向散射回来的探测信号变换到分数阶傅里叶域进行信号处理和散射光功率计算，从而能更加有效地分离探测信号和后向噪声。实验结果表明：与单脉冲OTDR方案相比，采用单频LFM-OTDR方案、FDM-LFM-OTDR方案使OTDR的动态范围分别提升了约8.3 dB、11 dB。
光纤链路监测 光时域反射仪 线性调频信号 分数阶傅里叶变换 optical fiber link monitoring optical time domain reflectometer linear frequency modulation signal fractional Fourier transform
清华大学电子工程系北京信息科学与技术国家研究中心, 北京 100084
高频宽带分布相参微波光子成像雷达具有速度分辨率高、距离分辨率高、角度分辨率高、信噪比高等优点,是高精度成像雷达的一个发展方向。其核心功能模块包括:微波光子信号产生、光学分数域接收前端及高精度光纤时频同步环网。对上述三个关键模块的国内外发展现状进行了简要回顾,重点介绍了我国在国家自然科学基金重大项目支持下,在动态可重构波形产生、光学分数域接收前端、高精度时频同步环网等方面取得的成果,以及基于这些成果搭建的基于微波光子学原理的X波段分布相参宽带成像雷达实验系统以及阶段性的实验结果。
中国激光
2021, 48(15): 1517003
针对海杂波背景下小目标检测困难的问题, 为解决传统分数阶傅里叶变换(FRFT)算法检测性能不稳定、运算量大、检测效率低等问题, 提出新的海杂波中小目标检测快速新算法。利用CEMD-RobustICA去噪算法抑制海杂波, 减小海杂波对双正交傅里叶变换(BFT)与简明分数阶傅里叶变换(CFRFT)性能的影响, 通过BFT-CFRFT算法进行小目标检测, 将传统算法的二维搜索转换为两次一维搜索, 大幅减小了运算量。利用IPIX实测数据验证新算法, 实验结果表明: 新算法有效抑制了海杂波, 且大大减小了检测运算量, 提高了目标检测准确性与时效性, 并且在HH极化条件下检测性能最好。新算法检测效率高, 性能稳定, 有利于在实际工程中广泛应用。
海杂波 双正交傅里叶变换 简明分数阶傅里叶变换 sea clutter CEMD CEMD RobustICA RobustICA Bi-orthogonal Fourier Transform (BFT) Concise Fractional Fourier Transform (CFRFT)
1 内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古 包头 014010
2 内蒙古科技大学理学院，内蒙古 包头 014010
调频信号广泛应用于声纳、雷达、激光和新兴光学交叉研究领域，其紧致性(稀疏性)是调频信号采样、去噪、压缩等研究中面临的共性基础问题。本文致力于研究调频信号在分数傅里叶变换域的稀疏性，提出了一种最大奇异值法来估计调频信号的紧致分数傅里叶变换域。该方法利用调频信号幅度谱的最大奇异值来度量其紧致域，并应用鲸鱼优化算法来搜寻紧致域，有效改善了现有方法的不足。与MNM和MACF方法相比，本文方法给出了调频信号在分数傅里叶变换域更加稀疏的表征，具有更少的重要振幅数。最后，给出了该方法在调频信号滤波中的初步应用。
调频信号 稀疏性 分数傅里叶变换 奇异值分解 frequency modulated signal sparsity fractional Fourier transform singular value decomposition
1 浙江警察学院现代教育技术实验中心，浙江 杭州310053
2 浙江警察学院刑事科学技术系，浙江 杭州310053
3 浙江大学 信息技术中心，浙江 杭州 310058
为实现对多幅图像完成同步加密，并提高密文的安全性与抗几何变换攻击能力，提出基于快速响应码 (QR)与级联分数阶 Fourier变换的多图像光学加密算法。借助 Logistic映射，获取随机掩码，联合 Fresnel波带 、 Hilbert模型，构建调制掩码；引入复数理论，借助模板图像对第一幅明文实施处理，形成复数图像；采用分数阶 Fourier变换，借助调制掩码，对复数图像实施处理，并基于相位-幅度截断机制，得到相位分布与密钥； 再结合相位截断方法与分数阶 Fourier变换，设计级联快速傅里叶变换( FFT)加密机制，通过调制掩码与相位分布，对剩余的多幅明文实施频域变换处理，输出融合幅度图像，并将其转换为对应的 QR码；引入 Gyrator变换 ，通过相应的光电装置，利用激光束对 QR码完成干涉处理，得到密文。测试数据表明：相对已有的多图像光学加密技术，本算法具备更高的保密安全性与抗攻击能力，在裁剪变换下，其复原图像的失真度更小。
多图像光学加密 QR码 分数阶 Fourier变换 相位-幅度截断 Fresnel波带 multi-image optical encryption QR code fractional Fourier transform phase -amplitude truncation Fresnel band 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(3): 462
1 湖北经济学院 信息与通信工程学院，武汉 430205
2 华中科技大学 武汉光电国家实验室，武汉 430074
为了解决超长跨距光纤传输的损耗测量的问题，提出一种新型基于数字线性调频-光时域反射(DLFM-OTDR)的测量方法,该方法能解决最大测量距离和空间分辨率之间的矛盾。DLFM-OTDR在发射端和接收端分别采用直接调制和直接检测，结构简单，不需要额外的光学器件，并且引入短时分数阶傅里叶变换(STFrFT)进行信号处理和噪声滤波。使用DLFM-OTDR开发板在实际光纤传输链路中进行了实验测试，以光纤链路长度为2×150 km的测量结果为例进行了分析，实验结果表明:DLFM-OTDR特别适合在单跨段很长的情况下，实现超长光纤链路的监测。
超长跨距光链路 光时域反射仪 数字线性调频 短时分数阶傅里叶变换 ultra-long span fiber optical time domain reflection digital linear frequency modulation short-time fractional Fourier transform
1 IKG Punjab Technical University, Jalandhar, India
2 Department of Electronics & Communication Engineering, SBSSTC, Ferozepur, India
3 Department of Electronics and Communication Engineering, DAVIET, Jalandhar, India
Frontiers of Optoelectronics
2019, 12(3): 296–310
