本發(fā)明屬于雷達(dá)系統(tǒng)中的信號處理，具體涉及一種基于小波分解的svd-frft海雜波抑制方法。

背景技術(shù)：

1、在雷達(dá)對海面監(jiān)測的過程中，海雜波的存在嚴(yán)重影響目標(biāo)信號的探測。大量海面小散射體的后向散射回波疊加構(gòu)成了海雜波，海面的電磁散射回波強(qiáng)度大，容易形成海尖峰，海面弱小目標(biāo)多普勒頻率容易落入海雜波多普勒頻譜中，使得強(qiáng)海雜波背景下弱小目標(biāo)探測成為一大重點(diǎn)和難點(diǎn)。因此有效抑制海雜波，降低海雜波對目標(biāo)信號的影響是海面目標(biāo)檢測的關(guān)鍵。

2、海雜波子空間分解抑制方法采用的數(shù)學(xué)理論包括奇異值分解(singular?valuedecomposition,svd)和特征值分解(eigen?value?decomposition,evd)，將雜波空間對應(yīng)的奇異值或特征值置零，來實(shí)現(xiàn)雜波的抑制，但兩種經(jīng)典方法都只能在海雜波多普勒頻率差別較大時進(jìn)行抑制，難以自適應(yīng)確定目標(biāo)子空間對應(yīng)的奇異值集合，且特征值分解時會產(chǎn)生較大計算量，主要應(yīng)用于對稱矩陣，適用范圍較小。為了更好的區(qū)分海雜波和目標(biāo)信號，有方法將svd的運(yùn)用擴(kuò)展到frft域來提取一階分量，得到較為純凈的目標(biāo)信號，但是由于純海雜波在分?jǐn)?shù)階域也能表現(xiàn)一定的聚集特性，該方法在信雜比較低時，無法尋找到目標(biāo)信號的最優(yōu)階數(shù)，容易提取海雜波信號而抑制目標(biāo)信號。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、(一)要解決的技術(shù)問題

2、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有svd-frft方法在信雜比較低時，無法尋找到目標(biāo)信號的最優(yōu)階數(shù)，容易提取海雜波信號而抑制目標(biāo)信號，且在奇異值分解時無法自適應(yīng)選取目標(biāo)對應(yīng)的分量矩陣，提供一種基于小波變換的svd-frft海雜波抑制方法，從而實(shí)現(xiàn)在更低信雜比和更高海況下目標(biāo)信號最優(yōu)階數(shù)的搜索和自適應(yīng)確定目標(biāo)子空間并有效提取目標(biāo)。

3、(二)技術(shù)方案

4、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于小波分解的svd-frft海雜波抑制方法，包括以下步驟：

5、(1)獲取待處理回波信號，所述待處理回波信號包含海雜波、目標(biāo)信號和噪聲污染；

6、(2)針對所述待處理回波信號，進(jìn)行小波變換分解獲取小波系數(shù)模極大值，根據(jù)模極大值特性區(qū)分目標(biāo)信號和海雜波，剔除海雜波模極大值，保留目標(biāo)信號對應(yīng)的小波系數(shù)，通過保留的小波系數(shù)重構(gòu)信號；

7、(3)進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉變換將小波變換重構(gòu)的信號轉(zhuǎn)換到分?jǐn)?shù)階域，采用二維搜索峰值法得到目標(biāo)信號所對應(yīng)的最優(yōu)階數(shù)，并提取出最優(yōu)階數(shù)下的信號；

8、(4)將提取到的信號通過傅里葉逆變換到時域，對時域信號進(jìn)行奇異值分解，根據(jù)奇異值能量比選取表征目標(biāo)子空間的有效奇異值集合，利用目標(biāo)子空間使用平均法恢復(fù)得到奇異值分解后的信號；

9、(5)將奇異值分解后得到的信號進(jìn)行傅里葉變換轉(zhuǎn)換到分?jǐn)?shù)階域，再次對信號做分?jǐn)?shù)階傅里葉逆變換得到海雜波抑制后的信號，所述信號用于表征抑制海雜波和噪聲后的目標(biāo)信號。

10、(三)有益效果

11、本發(fā)明提出一種基于小波變換的svd-frft海雜波抑制方法，具體涉及一種基于小波變換以及奇異值分解和分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的雷達(dá)回波中海雜波抑制方法，一方面實(shí)現(xiàn)了通過基于奇異值能量比的方法自適應(yīng)選取有效的分量矩陣表征目標(biāo)子空間，另一方面結(jié)合離散小波變換，同時保留時域和頻域信息，分辨出信號中非平穩(wěn)分量，實(shí)現(xiàn)在更低信雜比和更高海況下正確搜索到目標(biāo)所在的最優(yōu)階數(shù)，有效提取出目標(biāo)信號。

技術(shù)特征：

1.一種基于小波分解的svd-frft海雜波抑制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)獲取待處理回波信號是雷達(dá)對海探測實(shí)測數(shù)據(jù)集的海雜波中加入仿真線性調(diào)頻信號目標(biāo)，且在強(qiáng)海雜波背景下提取有效信號的過程，在待處理回波信號中，海雜波信號強(qiáng)度大于目標(biāo)信號強(qiáng)度一定程度。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，采用李氏指數(shù)的正負(fù)性判斷目標(biāo)信號和海雜波，并剔除海雜波模極大值，根據(jù)離散小波分解尺度采樣點(diǎn)數(shù)的關(guān)系確定每一分解尺度的模極大值位置，保留每一分解尺度中目標(biāo)信號對應(yīng)的小波系數(shù)，通過保留的小波系數(shù)重構(gòu)信號。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)中基于奇異值能量比的子空間選取方法包括：任何將奇異值能量比值放入已知變化趨勢的數(shù)學(xué)表達(dá)式的選取方法；選取目標(biāo)子空間使用平均法恢復(fù)信號；或者選取海雜波子空間，然后減去在海雜波子空間投影的分量再恢復(fù)信號。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)具體包括：

6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(3)對小波變換重構(gòu)信號進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉變換轉(zhuǎn)換到分?jǐn)?shù)階域時，分?jǐn)?shù)階傅里葉變換被看作在時頻域上繞原點(diǎn)逆時針旋轉(zhuǎn)任意角度，將信號分解在分?jǐn)?shù)階域的一組線性調(diào)頻正交基上，信號x(t)的p階frft有

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟(3)采用二維搜索峰值法得到目標(biāo)信號所對應(yīng)的最優(yōu)階數(shù)，并提取出最優(yōu)階數(shù)下的信號時，通過分?jǐn)?shù)階傅里葉變換對接收到的包含目標(biāo)的回波信號進(jìn)行多個不同的階數(shù)處理，得到的輸出構(gòu)成信號的能量在p-u二維平面的數(shù)據(jù)集，在這個數(shù)據(jù)集中，峰值代表了某個特定變換階數(shù)下的最佳能量集中，在二維平面找到數(shù)據(jù)集中最大能量值對應(yīng)坐標(biāo)，即

8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(4)將提取到的信號通過傅里葉逆變換到時域，對時域信號進(jìn)行奇異值分解時，將分?jǐn)?shù)階傅里葉變換處理后的數(shù)據(jù)通過傅里葉變換轉(zhuǎn)換到時域上得到x'(n)，對其構(gòu)造漢克爾矩陣進(jìn)行奇異值分解，分解后的信號根據(jù)奇異值的大小將完整的空間分解為兩部分，一部分為大部分目標(biāo)信號和大量海雜波，另一部分是少部分目標(biāo)信號、少量海雜波以及噪聲分量；對x'(n)構(gòu)造hankel矩陣

9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟(4)利用目標(biāo)子空間使用平均法恢復(fù)得到奇異值分解后的信號時，hankel矩陣中每一條輔對角線的元素都是相等的，且時間序列x(n)第n點(diǎn)的值就是第n維對角線的元素，因而對輔對角線上的元素求平均來獲得y(n)的值，恢復(fù)出奇異值分解后的信號時間序列

10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，步驟(5)將奇異值分解后得到的信號進(jìn)行傅里葉變換轉(zhuǎn)換到分?jǐn)?shù)階域，再次對信號做分?jǐn)?shù)階傅里葉逆變換得到海雜波抑制后的信號時，將最優(yōu)階數(shù)取負(fù)數(shù)作分?jǐn)?shù)階傅里葉逆變換，得到海雜波抑制后的目標(biāo)信號。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于小波分解的SVD?FRFT海雜波抑制方法，屬于雷達(dá)系統(tǒng)中的信號處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明涉及一種基于小波變換以及奇異值分解和分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的雷達(dá)回波中海雜波抑制方法，一方面實(shí)現(xiàn)了通過基于奇異值能量比的方法自適應(yīng)選取有效的分量矩陣表征目標(biāo)子空間，另一方面結(jié)合離散小波變換，同時保留時域和頻域信息，分辨出信號中非平穩(wěn)分量，實(shí)現(xiàn)在更低信雜比和更高海況下正確搜索到目標(biāo)所在的最優(yōu)階數(shù)，有效提取出目標(biāo)信號。

技術(shù)研發(fā)人員：楊赟秀,曾瑞,舒勤,楊峰,咼長冬,石振東,鄭博仁,路小龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南技術(shù)物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8