破 碎波干擾的同時完整保留有用信號，為現(xiàn)有的微波多普勒雷達(dá)系統(tǒng)提供一種有效的抑制破 碎波干擾方法，從而能夠提高雷達(dá)探測精度。
[0153] W上所述實施例及應(yīng)用場景僅為本發(fā)明的較佳實施例及應(yīng)用場景而已，并不用W 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)及其在其他 領(lǐng)域及場景的應(yīng)用，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種S波段多普勒雷達(dá)破碎波干擾抑制的方法，其特征在于:包括以下步驟： 步驟1，獲取一組雷達(dá)回波FT1數(shù)據(jù)，進(jìn)行預(yù)處理，得到所有距離元多普勒譜的帶寬、中 心頻率和能量，根據(jù)能量和中心頻率得到每一幀數(shù)據(jù)破碎波的距離元的位置； 步驟2,取這組數(shù)據(jù)中的所有距離元的數(shù)據(jù)，得到一個帶寬閾值范圍，其中，所述帶寬閾 值范圍為除破碎波距離元以外的其他距離元帶寬的最小值到最大值； 步驟3,取這幀F(xiàn)T1數(shù)據(jù)中第一個距離元的數(shù)據(jù)，根據(jù)步驟1的結(jié)果判斷是否為破碎波干 擾數(shù)據(jù);如果是破碎波干擾數(shù)據(jù)，求多普勒譜，計算多普勒譜中心頻率、帶寬左右端點位置； 如果不是破碎波干擾數(shù)據(jù)，則轉(zhuǎn)到步驟8; 步驟4,將多普勒譜平移，使帶寬左端點平移到零頻處，對平移后的多普勒譜做反傅里 葉變換得到新的FT1數(shù)據(jù)； 步驟5,對該距離元新的FT1數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解EMD，得到兩個以上本征模態(tài)函數(shù) 頂F和一個趨勢函數(shù)rn(t); 步驟6,去除破碎波干擾所在的高頻分量頂F1，重構(gòu)其余頂F和趨勢函數(shù)rn(t)得到新的FT1數(shù)據(jù)，求多普勒譜以及多普勒譜的帶寬； 步驟7,判斷所述帶寬是否在帶寬閾值范圍內(nèi)，如果是，則該數(shù)據(jù)為破碎波處理后的數(shù) 據(jù)；如果所述帶寬大于帶寬閾值范圍的最大值，則對去除IMF1的數(shù)據(jù)再剔除次高頻分量 頂F2，重構(gòu)剩余的數(shù)據(jù)即為破碎波處理后的數(shù)據(jù)； 步驟8,判斷當(dāng)前處理的數(shù)據(jù)是否為最后一個距離元的數(shù)據(jù)，如果不是，則取下一個距 離元的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)到步驟3,對下一個距離元的數(shù)據(jù)是否為破碎波干擾數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷;如果是， 表示對本幀所有數(shù)據(jù)全部處理完畢。2. 如權(quán)利要求1所述的一種S波段多普勒雷達(dá)破碎波干擾抑制的方法，其特征在于:所 述步驟1中的FT1數(shù)據(jù)是雷達(dá)接收的原始信號做傅里葉變換后的數(shù)據(jù)，并且根據(jù)多普勒譜的 能量和中心頻率特征判斷出發(fā)生破碎波的距離元。3. 如權(quán)利要求1所述的一種S波段多普勒雷達(dá)破碎波干擾抑制的方法，其特征在于:所 述步驟5中經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解EMD的步驟如下， ① 將接收的FT1數(shù)據(jù)原始時間序列x(t)的極大值和極小值分別做三次樣條差值，得到 上下包絡(luò)曲線； ② 取上下包絡(luò)曲線的平均值形成均值nu(t)，然后將x(t)減去nu(t)形成另一曲線hi ⑴，即： x(t)-mi(t) =hi(t) ③ 對hKt)重復(fù)①、②得h2(t)，即： hi(t)-m2(t) =h2(t) 其中，m2 (t)為lu(t)的上下包絡(luò)曲線的平均值形成的均值曲線； ④ 將上述步驟①、②、③重復(fù)下去，直至得到的hk(t)為一頂F，即： hk(t) =hk-i(t)-mk(t) IMF需滿足以下2個條件：1)在整個數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)，極值點個數(shù)與過零點數(shù)目至多相差1個； 2)在任意點，信號的上包絡(luò)和下包絡(luò)的平均值為零;如此就從x(t)中分解出第一模態(tài)hk(t) 并記為CMt)，即頂F1，這樣的處理過程稱為篩選過程； ⑤ 將x(t)減去第一模態(tài)CKt)，形成新的信號n(t)，即： x(t)-Ci(t) =ri(t) 再對ri(t)重復(fù)步驟①、②、③、④，計算第二模態(tài)C2(t); ⑥ 將n(t)減去C2(t)又形成新的信號^(〇，即： ri(t)_C2(t) =r2(t) 再對r2(t)重復(fù)步驟①、②、③、④，計算第三模態(tài)C3(t); ⑦ 如此重復(fù)步驟①、②、③、④，直到最后的rn(t)為一單調(diào)函數(shù)，這樣就將x(t)分解出了 兩個以上的本征模態(tài)函數(shù)頂F和一個趨勢函數(shù)化(〇。4. 一種S波段多普勒雷達(dá)破碎波干擾抑制的裝置，其特征在于:包括： 破碎波距離元位置獲取單元，用于獲取一組雷達(dá)回波FT1數(shù)據(jù)，進(jìn)行預(yù)處理，得到所有 距離元多普勒譜的帶寬、中心頻率和能量，根據(jù)能量和中心頻率得到每一幀數(shù)據(jù)破碎波的 距離元的位置； 帶寬閾值范圍獲取單元，用于取這組數(shù)據(jù)中的所有距離元的數(shù)據(jù)，得到一個帶寬閾值 范圍，其中，所述帶寬閾值范圍為除破碎波距離元以外的其他距離元帶寬的最小值到最大 值； 第一判斷單元，用于取這幀F(xiàn)T1數(shù)據(jù)中第一個距離元的數(shù)據(jù)，根據(jù)破碎波距離遠(yuǎn)位置獲 取單元的結(jié)果判斷是否為破碎波干擾數(shù)據(jù);如果是破碎波干擾數(shù)據(jù)，求多普勒譜，計算多普 勒譜中心頻率、帶寬左右端點位置;如果不是破碎波干擾數(shù)據(jù)，則轉(zhuǎn)到第三判斷單元； 多普勒譜處理單元，用于將多普勒譜平移，使帶寬左端點平移到零頻處，對平移后的多 普勒譜做反傅里葉變換得到新的FT1數(shù)據(jù)； EMD處理單元，用于對該距離元新的FT1數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解EMD，得到兩個以上本征 模態(tài)函數(shù)IMF和一個趨勢函數(shù)rn(t); 高頻分量去除單元，用于去除破碎波干擾所在的高頻分量頂F1，重構(gòu)其余MF和趨勢函 數(shù)化(t)得到新的FT1數(shù)據(jù)，求多普勒譜以及多普勒譜的帶寬； 第二判斷單元，用于判斷所述帶寬是否在帶寬閾值范圍內(nèi)，如果是，則該數(shù)據(jù)為破碎波 處理后的數(shù)據(jù);如果所述帶寬大于帶寬閾值范圍的最大值，則對去除IMF1的數(shù)據(jù)再剔除次 高頻分量MF2,重構(gòu)剩余的數(shù)據(jù)即為破碎波處理后的數(shù)據(jù)； 第三判斷單元，用于判斷當(dāng)前處理的數(shù)據(jù)是否為最后一個距離元的數(shù)據(jù)，如果不是，則 取下一個距離元的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)到第一判斷單元，對下一個距離元的數(shù)據(jù)是否為破碎波干擾數(shù) 據(jù)進(jìn)行判斷;如果是，表示對本幀所有數(shù)據(jù)全部處理完畢。5. 如權(quán)利要求4所述的一種S波段多普勒雷達(dá)破碎波干擾抑制的裝置，其特征在于:所 述破碎波距離元位置獲取單元中的FT1數(shù)據(jù)是雷達(dá)接收的原始信號做傅里葉變換后的數(shù) 據(jù)，并且根據(jù)多普勒譜的能量和中心頻率特征判斷出發(fā)生破碎波的距離元。6. 如權(quán)利要求4所述的一種S波段多普勒雷達(dá)破碎波干擾抑制的裝置，其特征在于:所 述EMD處理單元中經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解EMD的步驟如下， ① 將接收的FT1數(shù)據(jù)原始時間序列x(t)的極大值和極小值分別做三次樣條差值，得到 上下包絡(luò)曲線； ② 取上下包絡(luò)曲線的平均值形成均值nu(t)，然后將x(t)減去nu(t)形成另一曲線hi ⑴，即： x(t)-mi(t) =hi(t) ③ 對hKt)重復(fù)①、②得h2(t)，即： hi(t)-m2(t) =h2(t) 其中，m2 (t)為lu(t)的上下包絡(luò)曲線的平均值形成的均值曲線； ④ 將上述步驟①、②、③重復(fù)下去，直至得到的hk(t)為一頂F，即： hk(t) =hk-i(t)-mk(t) IMF需滿足以下2個條件：1)在整個數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)，極值點個數(shù)與過零點數(shù)目至多相差1個； 2)在任意點，信號的上包絡(luò)和下包絡(luò)的平均值為零;如此就從x(t)中分解出第一模態(tài)hk(t) 并記為CMt)，即頂F1，這樣的處理過程稱為篩選過程； ⑤ 將x(t)減去第一模態(tài)CKt)，形成新的信號n(t)，即： x(t)-Ci(t) =ri(t) 再對ri(t)重復(fù)步驟①、②、③、④，計算第二模態(tài)C2(t); ⑥ 將n(t)減去C2(t)又形成新的信號^(〇，即： ri(t)_C2(t) =r2(t) 再對r2(t)重復(fù)步驟①、②、③、④，計算第三模態(tài)C3(t); ⑦ 如此重復(fù)步驟①、②、③、④，直到最后的rn(t)為一單調(diào)函數(shù)，這樣就將x(t)分解出了 兩個以上的本征模態(tài)函數(shù)頂F和一個趨勢函數(shù)化(〇。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種S波段多普勒雷達(dá)破碎波干擾抑制的方法和裝置，屬于雷達(dá)信號處理領(lǐng)域。本發(fā)明在原有S波段多普勒雷達(dá)信號處理的基礎(chǔ)上，利用經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解方法將破碎波干擾的雷達(dá)回波信號分解為多個本征模態(tài)函數(shù)，根據(jù)破碎波信號相對一般海洋回波信號頻率較大的特點，對所有本征模態(tài)函數(shù)中頻率較高的分量去除，重構(gòu)其余的本征模態(tài)函數(shù)得到破碎波抑制處理后的信號。本發(fā)明在實際數(shù)據(jù)處理中，應(yīng)用效果很好，在抑制破碎波干擾的同時無損有用信號，處理效果顯著，提高了雷達(dá)探測精度。
【IPC分類】G01S7/36
【公開號】CN105487056
【申請?zhí)枴緾N201610011315
【發(fā)明人】陳澤宗, 易盛, 張龍剛, 趙晨, 陳曦, 陳溯
【申請人】武漢大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2016年1月8日