基于VMD-WTD的高频地波雷达电离层杂波抑制

高频地波雷达(HFSWRs)回波数据受电离层杂波污染,严重影响了海态遥感和目标检测。为了解决该问题,基于目标反射雷达波的不同种类,运用变分模态分解(VMD)算法分别形成不同的模态,接着运用小波阈值算法对含有杂波的模态进行滤波,实现在充分抑制电离层杂波的前提下,提高回波信噪比的目的。实测结果表明,单侧和双侧电离层杂波处理后信噪比分别提升25.95和36.40 dB,海洋雷达理论探测距离至少提高24 km。最后与传统方法进行对比,验证了方法的可行性和有效性,为高频地波雷达电离层杂波抑制提供了一个新方法。     

基于在线随机张量分解的探地雷达杂波抑制方法

探地雷达(GPR)易受杂波干扰,而传统低秩分解抑制方法的抑制效果差,影响实际应用。张量分解法可将矩阵分解为低秩、稀疏部分,即杂波、目标部分,仅对目标部分进行处理,就可得到更优的抑制效果。为此基于在线随机张量分解技术(OSTD),提出了一种新的GPR杂波抑制方法。通过添加简单的预变换步骤将A扫描数据作为在线随机张量分解的输入量,再经分解获得杂波、目标量,以实现杂波抑制。仿真和实际数据集测试结果表明,新方法的效果优于传统抑制方法。     

雷达杂波抑制技术研究

全相参技术是抑制地物杂波、气象杂波和提取运动目标的最有效技术。利用运动目标产生多卜勒频移效应的物理现象，雷达信号处理就能在频域轻易地将运动目标检测出来。根据固定目标回波在时域上为等幅脉冲序列的特点，采用相邻周期曰波信号相减处理输出为零，实现对固定目标回波进行抑制。采用试探法和实测法，寻找出慢动杂波(气象杂波)的多卜勒频移fdw，通过谱线搬移到杂波抑制滤波器的阻带之中，达到有效抑制慢动杂波的目的。随着微电子技术、计算机技术、数字技术、自适应信号处理技术的广泛应用，自动校正慢动杂波抑制滤波器凹口的自适用MTI系统，能自适应地抑制云、雨、雪等气象杂波。对慢速、极慢速、原地旋转等杂波具有自适应信号处理功能。雷达杂波抑制技术研究对进一步提高现代雷达性能具有重要意义。     

一种处理非均匀分布的杂波样本的新算法

本文从理论上分析了杂波样本沿距离单元均匀分布时杂波协方差矩阵为Hermite矩阵、块Toeplitz矩阵和Toeplitz块矩阵的性质.根据此性质,提出了一种空时自适应非均匀处理新方法--均匀逼近法来处理机载相控阵雷达采集到的沿距离单元非均匀分布的杂波样本.该方法能有效地消除样本非均匀带来的影响,具有采样要求低、稳健性强、工程实现方便等特点.数值仿真结果验证了该方法的有效性.     

动态杂波条件下非合作辐射源目标检测研究

针对非合作雷达辐射源采用不可控的第三方辐射源导致杂波趋于复杂的问题,提出了根据杂波协方差矩阵特点进行杂波动态化的方法,设计了对杂波动态化处理的非合作雷达辐射源目标检测系统。结果显示：所设置的辐射源与目标信息在杂波动态化处理后,可以通过非合作雷达辐射源目标检测系统提取到准确的辐射源、目标的位置、速度、角度信息。结果表明该动态化杂波不会轻易淹没功率较大的目标,该目标检测系统可以对目标进行数据采集处理,且位置速度误差均不超过1%,对目标跟踪、实际情况下的雷达信号处理有参考作用。     

基于多层非负矩阵分解的工频干扰消除

为保证信号测量可靠性和精确度,有效抑制工频干扰信号,提出了一种消除工频干扰的新方法.此方法避免了工频干扰的参数估计问题,也不需要单独输入参考源信号.以非负矩阵分解(NMF)为理论依据,以相似系数和重构信噪比为评估标准,进行工频干扰的消除.利用盲源分离思想,采用改进的多层NMF算法,对模拟数据和实测数据进行处理,有效完成了工频干扰信号的消除.     

基于小波包多阈值处理的海杂波去噪方法

针对海杂波信号非平稳非线性的特性,在小波包多阈值处理的基础上加以改进,提出了一种新型海杂波去噪方法。利用海杂波数据的频率特性,确定小波包分解层次。考虑到每层小波包分解时,分解系数的高频部分存在翻转情况,将分解系数按照频率大小顺序进行排列,通过自相关函数确定低频、中频、高频部分,每个频段选取合适的阈值,对小波包系数进行重构,得到去噪后的海杂波信号。利用实测海杂波数据进行实验,分别与传统海杂波去噪法和基于经验模态分解的海杂波去噪法比较,所提方法信噪比和均方根误差分别达到了33.519 9和0.001 9,处理不同海情下的海杂波都具有更佳的去噪能力,说明其去噪效果明显,适用范围广泛。     

毫米波雷达海雾观测数据中的舰船杂波分析

海雾探测雷达由于架设高度低、观测仰角低,会受到众多来源的杂波干扰,这些杂波的分析是改善海雾探测效果的基础。本文针对毫米波海雾探测雷达数据中的舰船杂波,统计了舰船所造成杂波的时域及频域特性,提出了舰船杂波提取算法,实现了舰船信号和气象回波的分离。在此基础上,通过剔除舰船信号后的功率谱二次识别,实现了海雾观测数据中舰船信息的抑制,提升了毫米波雷达测雾数据的质量。更进一步,通过挖掘杂波中蕴含的信息,成功提取出舰船的长度、航速、航向等多重信息。初步探究了气象雷达在舰船监测方面的应用潜力。     

基于矩阵变换的均匀线阵测向方法研究

在子空间类DOA算法中,接受数据的协方差矩阵的好坏决定了测向性能的好坏,针对均匀线阵在低信噪比时分辨率不高的缺点,通过对接收数据的协方差矩阵的处理,提出改进的方法:对协方差矩阵做空域上的平均.计算机仿真表明,该方法能有效的提高低信噪比时的分辨率,而且原理简单,便于实现,有广阔的应用前景.     

稀疏阵列空时采样的杂波抑制的仿真研究

研究了机载稀疏阵列雷达杂波谱特性,提出总的孔径不变且稀疏后任意2个阵元间的间距小于等于时域脉冲的个数时,无论稀疏后有效阵元数多少,杂波协方差矩阵的秩都保持不变.根据上述杂波谱特点,用降秩多级维纳滤波器对多种稀疏方法下所得稀疏阵列采样快拍进行空时自适应处理.研究结果表明,孔径不变时,若稀疏后杂波协方差矩阵秩与满阵相同,则该稀疏方法比稀疏后秩低于满阵的稀疏方法性能更好.数值仿真结果与所提理论吻合得很好.     

改进LCMV算法在抑制干扰噪声中的应用

根据波束空间理论提出了一种自适应波束形成算法。通过对输入数据矩阵进行预处理,使得协方差矩阵中不再包含信号子空间向量。为进一步抑制杂波干扰,新算法还引入对角加载,使得改进后的LCMV算法对于不同信噪比的期望信号与干扰信号都能形成特性良好的方向图,提高了阵列天线的输出SINR。仿真证明了算法的有效性。     

改进小波阈值去噪算法在GPR数据处理中的应用

探地雷达技术已经广泛应用于城市道路及地下空间隐伏病害的快速精细探测，但受城市环境复杂干扰影响，探地雷达数据掺杂噪声与杂波，导致数据信噪比低，影响处理与识别精度。为提高探地雷达数据的信噪比，得到高质量的探测数据，本文在传统小波阈值去噪算法的基础上，提出了一种基于粒子群算法的改进小波阈值去噪算法。采用MATLAB、gprMax2D工具进行去噪仿真实验。实验结果表明，本文提出的去噪算法与传统的软、硬阈值去噪算法相比，信噪比分别提高了28.02%、6.97%,均方误差分别降低了71.86%、31.88%,具有更好的去噪效果。将本文提出的算法运用到实测探地雷达数据处理过程中，可以为城市道路及地下空间安全提供技术支撑。     

海南发射场测控雷达海杂波建模与仿真

海南发射场雷达测控设备工作时面临着较严重的海杂波影响,为此需要建立准确的海杂波模型,研究和掌握海杂波的性质。研究了球不变随机过程法(SIRP)产生相参相关K分布海杂波的仿真模型;其中,采用了基于复倒谱的方法来产生相关高斯随机序列;最后,开展了仿真实验。结果表明,本方法模拟产生的海杂波在概率分布和功率谱特性上与理论值都吻合,说明该方法是准确和有效的。该方法对开展海杂波条件下测控雷达检测性能研究和杂波抑制方法研究都有重要意义。     

变压器噪声抗突发间歇性外环境干扰检测技术

户外变压器噪声检测结果易受突发间歇性外界环境噪声干扰,为提高变压器噪声测量准确性,提出基于小波包分解与谱减法语音增强技术相结合的变压器噪声抗干扰检测方法。采用小波包分解算法将变压器声信号时频分解,根据分解结果定位干扰噪声所在时刻与频段,对带噪频段小波包信号进行谱减法语音处理,利用小波包重构算法还原出纯净变压器声信号。仿真分析不同干扰源特性与信噪比条件下变压器噪声抗干扰检测效果,对比研究不同抗干扰检测方法对现场实测受干扰变压器信号的处理结果。研究表明,该方法能够有效抑制多种不同特性的突发间歇外环境噪声对变压器噪声测量结果的干扰,在较高的信噪比范围内噪声检测误差稳定维持在1.0 dB范围内,与低通滤波、短时窗法的对比分析表明该方法在变压器噪声抗干扰检测方面具有优越性。     

基于自适应滤波器的地雷背景噪声抑制

作为一种新的探雷方法,探地雷达在探雷领域得到了广泛的应用。由于雷达回波信号包含有很多杂散信号,目标信号被强噪声信号所淹没,为了提高雷达回波信号的信噪比,有利于地雷的识别和检测,文章提出了一种基于自适应滤波器的背景噪声消除方法对回波信号进行杂波抑制。采用该方法对DeTeC的数据进行分析的结果表明,该方法能有效地去除直达波,抑制背景噪声,分离出目标信号。     

基于CEEMDAN与改进小波阈值的电缆局部放电信号降噪方法

对检测到的电缆局部放电信号降噪是实现电缆绝缘诊断与评估的前提,为此提出一种基于自适应噪声的完备集合经验模态分解(CEEMDAN)与改进小波阈值的电缆局部放电信号降噪方法。首先,采用CEEMDAN算法将染噪局部放电信号进行分解,得到数个模态分量;然后,计算模态分量的峭度值,筛选出有效特征分量并重构;最后,将重构信号通过改进小波阈值法再次降噪去除冗余噪声,得到降噪后的局部放电信号。将该方法、传统小波阈值法及集合经验模态分解与改进小波阈值法分别用于不同噪声强度下局部放电仿真信号的降噪处理,结果表明该方法具有更高的信噪比与波形相似系数,能有效抑制周期性窄带干扰与白噪声。     

冲击噪声背景下相干信号DOA估计

针对冲击噪声背景下相干信号源的波达方向估计问题,提出了一种基于分数低阶矩的修正MUSIC算法。首先根据阵列接收数据,计算出分数低阶矩矩阵,从而抑制冲击噪声对阵列接收数据的影响;然后采用修正MUSIC算法基本原理,通过对矩阵的共轭重排,解决因相干信号的存在而导致的阵列协方差矩阵秩的亏损问题,并提高了算法的估计性能。通过对所提方法进行仿真实验验证以及相关理论性分析得知：所提算法能够有效抑制冲击噪声的影响,同时可对相干信号进行解相干处理,并且与分数低阶奇异值分解算法及数据预处理后进行重构的自适应方法相比具有更高的估计精度和估计成功概率。     

基于多分辨高阶奇异谱熵分析的局部放电信号特征提取

局部放电信号特征提取是电力设备绝缘缺陷模式识别和故障诊断的关键步骤。奇异谱熵分析(singular spectrum entropy analysis,SSEA)理论研究了局部放电信号的复杂性和无规则程度,但无法充分反映信号内在非线性特性。使用局放信号4阶累积量切片代替SSEA的协方差矩阵,并引入集合经验模态分解理论(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)实现方法多尺度化,提出了局部放电信号多分辨高阶奇异谱熵分析(multi-scale higher order singular spectrum entropy analysis,M-HSSEA)方法。通过分析仿真局放信号,该方法提取的熵特征向量能够有效提高噪声抑制能力,并且增强了相空间重构参数鲁棒性。在户外变电站环境中设计了3种典型局部放电缺陷,运用该方法求取特高频信号熵特征向量并使用RBF神经网络进行分类,获得了较高识别正确率,从而验证了文中方法有效性及适用性。     

天波超视距雷达流星余迹瞬态干扰抑制方法

天波超视距雷达（OTHR）易受到流星余迹回波等强瞬态干扰的影响。目前对于流星余迹的抑制方法大多需预先抑制海、地杂波,复杂度高,实用性不强。实测数据统计表明,流星余迹与地海杂波信号的分形维区别较大,可利用其作为检测识别特征。本文提出了一种基于分形检测和预测恢复的流星余迹干扰抑制方法。该方法应用分形检测,提取信号的相似性特征,找到流星余迹干扰位置,再去掉相应干扰数据段,并通过线性预测算法恢复有效数据,达到干扰抑制的目的。该方法的优点是干扰检测前无需抑制海杂波,实用性强。仿真结果表明该方法能有效的检测干扰并抑制。     

局部放电奇异值特征及其混合噪声的自适应抑制

为了抑制局部放电信号中混杂的窄带干扰和白噪声,文中首先分析了典型局部放电、窄带干扰和白噪声信号的Hankel矩阵奇异值的分布特征;提出了确定窄带干扰和典型局放奇异值有效阶次的自适应方法;将信号Hankel矩阵的有效阶次奇异值作为其特征量,在染噪信号中去除窄带干扰后重构信号,截取局部重构信号从中提取局放。通过对模拟和实测染噪信号的处理,验证了文中方法去除窄带干扰和白噪声的有效性。