一种基于分形特性的雷达海杂波抑制方法与流程

1.本发明涉及一种杂波抑制方法。


背景技术：

2.在高海况条件下当雷达以对海模式探测海上浮冰、航道浮标、小渔船等民用目标时，均会不可避免地受到复杂海面回波即海杂波的影响。如何有效抑制海杂波，最大限度地积累目标回波能量，从而削弱海杂波不利影响，改善海上目标探测性能，是雷达应用领域亟需解决的重难点问题。
3.传统的海杂波抑制手段的机理是利用目标回波和杂波相对雷达运动速度不同而引起的多普勒差异来抑制掉杂波信号。常用的方法是动目标显示(moving target indicator,mti)和动目标检测(moving target detection,mtd)。雷达在动目标显示和动目标检测的过程中可以使用多种滤波器滤除固定杂波而取出运动目标的回波，从而改善了在杂波背景下检测运动目标的能力。但该提升是基于目标和杂波在速度上存在差异。当目标对象运动速度较慢与杂波在多普勒通道上发生重叠时，该方法的效果将显著减弱。
4.分形特性即自相似性，是指客观对象其局部一致或几乎一致于其整体的特性。自相似性信号通常指的是一种随机过程信号，对于其时域观测尺度扩张或压缩后其统计特性并不改变。相关研究表面海杂波信号存在自相似性，可建模为满足1/f过程自相似信号。


技术实现要素：

5.为实现海上浮冰、航道浮标、抛锚小渔船或快艇等民用小目标在恶劣海况条件下的有效检测，解决当目标回波和杂波相对雷达运动速度相近时，采用传统动目标显示和动目标检测无法基于目标和杂波在速度上存在差异使用多种滤波器滤除杂波而取出运动目标的回波的难题，根据目标回波信号与杂波噪声信号分形特性差异，本发明给出一种基于分形特性的雷达海杂波抑制方法。
6.本发明通过小波处理手段将信号在不同尺度下进行解析，迭代估计原始信号自相似性特征并抑制杂波自相似性，并通过信号重构实现对弱小目标回波信号杂波中的有效恢复。具体方法为：计算接收信号在不同尺度的小波系数；计算接收信号在尺度对应的方差；初始化待估计参数；迭代执行e处理，实现对接收信号中的原信号部分和杂波噪声信号部分在各尺度m下的小波系数的方差估计；迭代执行m处理，实现基于原信号部分和杂波噪声信号部分的小波系数的方差估计，对待估计参数进行更新；信号重构获得抑制海杂波及噪声后的雷达接收信号。
7.本发明可实现当目标对象运动速度较慢与杂波在多普勒通道上发生重叠时对杂波及噪声的有效抑制，解决海杂波中慢速小目标的有效检测的问题，从而可有效提升杂波中目标的可见度。
附图说明
8.图1为本发明流程图。
具体实施方式
9.下面结合附图，对本发明作进一步的解释说明。
10.本发明将接收信号解构为不同尺度下的小波系数，并初始化用于鉴别原信号与杂波噪声信号待估计参数；之后迭代执行e处理和m处理，获得上述待估记参数的准确估计；最后采用信号重构的方法计算抑制海杂波及噪声后的雷达接收信号。本发明基于目标回波信号与杂波噪声信号分形特性差异，利用小波处理手段对原信号进行解析，实现在不同尺度下对信号中杂波分量进行抑制，并通过将杂波抑制后不同尺度信号进行综合，实现对弱小目标回波的恢复。本发明可提升杂波抑制效果，改善高海况条件下弱小目标检测性能。具体实现过程为：
11.步骤1：计算接收信号在尺度m所对应n时刻的小波系数：
[0012][0013]
其中，m为尺度值，m∈m；n为第n个时域采样点，在尺度m共有n(m)个采样点；r(t)为包含海杂波及噪声的雷达接收信号；ψ(t)为小波函数，t∈[-3,+3]；
[0014]
步骤2：计算接收信号在尺度m所对应的方差：
[0015][0016]
步骤3：按照如下方法初始化待估计参数：
[0017]
将迭代次数记录值l设为0；γ为任意正整数；为大于0的实数；令迭代总次数l为大于2的正整数；
[0018]
步骤4：按照如下方法执行e处理，实现在第l+1次迭代中，对接收信号中的原信号部分和杂波噪声信号部分在各尺度m下的小波系数的方差估计：
[0019][0020][0021]
其中：
[0022][0023][0024][0025]
步骤5：按照如下方法执行m处理，实现在第l+1次迭代中，基于原信号部分和杂波
噪声信号部分的小波系数的方差估计，对待估计参数进行更新：
[0026][0027][0028][0029]
其中：
[0030][0031]
步骤6：若l≥l，则判断完成l次迭代，执行步骤7；若l《l，则判断未完成l次迭代，执行步骤4；
[0032]
步骤7：按照如下方获得抑制海杂波及噪声后的雷达接收信号
[0033]


技术特征：
1.一种基于分形特性的雷达海杂波抑制方法，其特征在于：步骤1：计算接收信号在尺度m所对应n时刻的小波系数：其中，m为尺度值，m∈m；n为第n个时域采样点，在尺度m共有n(m)个采样点；r(t)为包含海杂波及噪声的雷达接收信号；ψ(t)为小波函数，步骤2：计算接收信号在尺度m所对应的方差：步骤3：按照如下方法初始化待估计参数：将迭代次数记录值l设为0；γ为任意正整数；为大于0的实数；令迭代总次数l为大于2的正整数；步骤4：按照如下方法执行e处理，实现在第l+1次迭代中，对接收信号中的原信号部分和杂波噪声信号部分在各尺度m下的小波系数的方差估计：和杂波噪声信号部分在各尺度m下的小波系数的方差估计：其中：其中：其中：步骤5：按照如下方法执行m处理，实现在第l+1次迭代中，基于原信号部分和杂波噪声信号部分的小波系数的方差估计，对待估计参数进行更新：进行更新：进行更新：其中：
步骤6：若l≥l，则判断完成l次迭代，执行步骤7；若l<l，则判断未完成l次迭代，执行步骤4；步骤7：按照如下方法获得抑制海杂波及噪声后的雷达接收信号方法获得抑制海杂波及噪声后的雷达接收信号

技术总结
本发明针对海杂波中慢速小目标难以有效检测的问题，提出一种基于分形特性的雷达海杂波抑制方法。首先计算接收信号在不同尺度下的小波系数并初始化待估计参数；之后迭代执行E处理和M处理；最后采用信号重构的方法计算抑制海杂波及噪声后的雷达接收信号。本发明可提升慢速小目标杂波中可见度。升慢速小目标杂波中可见度。升慢速小目标杂波中可见度。


技术研发人员：陆翔 周亮 管军 周恒亮 匡华星 杨昊成
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七二四研究所
技术研发日：2021.09.30
技术公布日：2022/1/11