基于集成经验模态分解的海杂波去噪

针对实际海杂波信号非线性非平稳的特点,提出基于集成经验模态分解(EEMD)的海杂波去噪方法.利用EEMD将含有目标信号的海杂波数据分解成一系列从高频到低频的固有模态函数(IMF),通过各个IMF的自相关,分选出有用信号和噪声分量,对噪声占主导作用的IMF选用Savitzky Golay(SG)滤波方法进行消噪,将滤波后的模态分量和剩余的分量进行重构得到削噪后的信号.结合最小二乘支持向量机(LSSVM)建立混沌序列的单步预测模型,从预测误差中检测淹没在海杂波背景中的微弱信号,比较去噪前和去噪后的均方根误差,利用均方根误差评价去噪效果.实验结果表明,EEMD算法对海杂波数据去噪是有效的,去噪后所得的均方根误差0.0028比去噪前所得的均方根误差0.0119降低了一个数量级.     

一种优化的微弱信号检测方法

针对混沌海杂波背景下的微弱信号检测问题,结合互补集成经验模态分解理论,提出了一种优化的核极限学习机微弱信号检测方法。采用互补集成经验模态分解法将混沌信号分解为一系列固有模态函数,通过核极限学习机对经相空间重构后的各模态函数分别建立预测模型,利用人工蜂群算法对核极限学习机的正则化系数和核参数进行优化,重构预测信号,从预测误差中检测出混沌海杂波背景中的微弱信号(瞬态信号与周期信号)。分别以Lorenz 系统和IPIX 雷达海杂波数据为例进行了仿真,并研究了不同强度的噪声对微弱信号检测的影响。结果表明:该方法可以有效地从混沌背景中检测出微弱目标信号,当系统不存在噪声时,Lorenz 系统得到的均方根误差0. 000 000 12 (-118. 959 1 dB)比传统极限学习机方法的均方根误差0. 001 345 08(-80. 154 7 dB)降低了4 个数量级;若SNR逸0 dB,噪声对微弱目标信号检测的影响可以忽略;但当SNR<-7 dB,则无法检测出微弱信号。     

基于自适应多尺度形态滤波与EMD的激光雷达回波信号去噪方法

在使用经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)对激光雷达回波信号进行去噪处理时,由于信号含有脉冲及间歇等间断事件而产生模态混叠,导致不能很好地分解出有用信号成分,影响去噪效果。针对这一问题,提出了一种形态滤波与EMD相结合的组合算法。首先,使用自适应多尺度形态滤波器作为前置单元,对信号进行初步处理,剔除信号中的间断事件干扰。之后,应用EMD对处理过的信号去噪。采用仿真数据及真实激光雷达回波数据进行了去噪实验。实验结果表明,文中算法相比于直接EMD去噪,在仿真试验中信噪比提高了8.89 dB,均方根误差降低了0.0514;在真实回波数据去噪实验中,6 km以后平均信噪比提高了3.356 4 dB。该组合算法有效地抑制了模态混叠现象,具有良好的去噪效果及应用前景。     

基于分形特性改进的EMD目标检测算法

为克服原有检测算法在目标和海杂波混叠时检测性能下降的问题,该文提出一种基于分形特性改进的经验模态分解(EMD)目标检测算法。该算法对原始信号经经验模态分解后得到的固有模态函数进行数据重构,再采用快速傅里叶变换获得去噪后的海杂波单元和目标单元的频谱,计算两者的单一Hurst指数,并将其输入非参量检测器中进行目标检测。研究表明,虽然目标和海杂波在频谱中难以区分,但两者在无标度区间内的单一Hurst指数存在差异,因此所提检测算法相比于原有频域检测算法性能更优。     

基于EMD算法的海杂波信号去噪

为有效提取噪声背景下的海杂波信号,针对实际海杂波信号非线性非平稳的特点,提出基于EMD算法对实测海杂波数据去噪。对噪声水平未知条件下,EMD算法分解的哪些内蕴模式是信号部分难以有效界定的问题,提出基于噪声主要在高频段且能量较小、信号能量主要集中在低频段思想的噪声判断准则。为验证EMD去噪效果,将该算法对含有噪声的海杂波实测数据进行去噪,采用信噪比和均方差两项指标衡量去噪效果,并与均值、中值、db2小波等去噪方法对比,EMD算法在这两项指标均优于其他算法,说明EMD算法对海杂波数据去噪是有效的。     

基于 EMD 方差特性的混沌信号自适应去噪算法

本文利用经验模态分解算法（EMD ）,研究了不同状态下混沌信号的方差特性,提出了一种EMD分解层数自适应的去噪算法．该算法根据固有模态函数（IMF）方差最大值对应层数与总分解层数的关系,能够自适应选择需处理的IMF层数,并结合提升小波在更新和预测方面的优势综合去噪,分别以Lorenz、Chen系统（加入10％－100％的高斯白噪声）和实测的IPIX雷达数据作为混沌背景噪声进行了实验研究．结果表明：在不同程度的低噪声（≤30％）环境下,与传统小波阈值去噪等方法相比,其均方误差降低了30％以上,信噪比提高了1．5 db－3．5 db ,并能有效地去除海杂波噪声,提高混沌背景下的微弱信号检测效果．     

CEEMDAN和小波包降噪算法在光纤光栅复用传感网络中的应用

针对被采样的超弱光纤光栅反射光谱中含有干扰噪声的问题,提出一种应用于大容量超弱传感网络的混合组网去噪算法.该算法将具有自适应噪声的完整集成经验模态分解(CEEMDAN)与小波包降噪算法相结合,通过小波包阈值去噪对测量信号进行处理后,将初步处理过的信号进行CEEMDAN;再将分解得到的本征模态函数(IMF)分量和残余分量...     

部分集成局部特征尺度分解:一种新的基于噪声辅助数据分析方法

 局部特征尺度分解(Local Characteristic-Scale Decomposition,LCD)是最近提出的一种类似于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)的非平稳信号分析方法.为解决LCD方法的模态混淆问题,论文首先提出了基于噪声辅助分析的集成局部特征尺度分解方法(Ensemble LCD,ELCD).然而,ELCD有类似于总体平均经验模态分解(Ensemble EMD, EEMD)和互补总体平均经验模态分解(Complementary,CEEMD)的固有缺陷,在此基础上,同时结合最近提出的随机性检测方法——排列熵(Permutation Entropy,PE),论文提出了部分集成局部特征尺度分解(Partly Ensemble LCD,PELCD)方法.仿真数据分析表明,论文提出的PELCD方法不仅能够有效地抑制LCD分解的模态混淆,而且在抑制伪分量的产生以及分量精确性等方面要优于CEEMD和ELCD方法.     

基于VMD的激光雷达回波信号去噪方法研究

为滤除激光雷达回波信号中的噪声,提高其信噪比,本文提出了一种基于变分模态分解(VMD)的回波信号去噪方法。该方法利用去趋势波动分析对信号进行变分模态分解,通过巴氏距离区分相关模态和非相关模态,采用移动平均法提取非相关模态中的有用信号,并将其与相关模态进行重构实现噪声的有效去除。实验结果表明,经该方法处理后的回波信号输出信噪比提高到了22.58 dB,均方根误差减小为0.78×10-11。该方法能有效滤除激光雷达回波信号中的噪声,保证信号的完整性,与小波变换、经验模态分解直接阈值、变分模态分解局部重构等方法相比,具有明显优势。     

基于VMD和小波分析的油液磨粒信号去噪方法

油液金属磨粒检测传感器通过监测机械设备油路中的金属磨粒,可实时反馈机械设备故障特征。为了提升油液磨粒检测传感器的检测精度,文章提出一种针对油液磨粒信号的变分模态分解（Variational Mode Decomposition,VMD）结合小波分析的去噪方法。首先,通过计算各模态分量与原始油液磨粒信号的相关系数确定最优K值;其次,对原始信号进行VMD分解,筛选出特征分量;最后,利用小波阈值去噪方法对特征分量进行降噪处理。实验结果表明,与经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）和传统小波去噪方法相比,本方法的信噪比最高,均方根误差最小,能量占比最大,在油液磨粒信号降噪效果中表现最好,有利于提升磨粒检测传感器的检测精度。     

基于小波阈值算法的海杂波信号去噪

为有效提取噪声背景下的海杂波信号,针对海杂波信号非线性非平稳的特点,提出基于小波阈值算法对实测海杂波数据去噪。在噪声水平未知条件下,提出基于噪声主要在高频段且能量较小、信号主要集中在低频段思想的噪声判断准则。为验证小波去噪效果,将该算法对含有噪声的海杂波实测数据进行去噪,采用均方差和降噪信号信噪比两项指标来衡量去噪效果,并与均值和中值等去噪方法对比,小波算法在这两项指标均优于其他算法;此外,实验结果还表明,db2小波在双曲线阈值函数和HeurSure阈值模式下优于其他小波去噪效果。     

一种经验模式分解下的海杂波小目标检测方法

利用海杂波有效探测海上小目标是目前雷达探测领域的热点问题,具有重要的应用价值。鉴于海杂波是一种非线性非平稳性的雷达回波信号,充分发挥整体平均经验模式分解的优势,将海杂波分解为若干个不同尺度的独立分量。通过研究发现有目标时,分解出的前5个分量与未分解前信号的相关系数明显减小,因此提出了一种新的海杂波背景下的目标检测方法。通过实测和模拟的海杂波数据进行训练和测试,研究结果表明,该方法能有效地实现海杂波下目标的探测,性能优于经典时域下、分数阶傅里叶变换域下以及平均经验模式分解后的广义Hurst指数的目标检测方法。     

混沌信号的自适应阈值同步挤压小波变换消噪

针对同步挤压小波变换（SST）消噪过程中仅使用单一阈值的不足,对SST消噪时的幅度阈值进行了改进,提出了一种基于SST分层阈值的混沌信号消噪方法.首先,根据信号和噪声经SST分解后系数的分布模型,推导SST混沌去噪时幅度阈值权系数的均方误差计算公式;进而,根据均方误差最小准则,计算幅度阈值权系数的最优取值;最后,根据最优阈值权系数和噪声标准差,确定SST混沌去噪时的分层阈值.利用模拟混沌信号和实测月太阳黑子信号对所提方法进行了实验分析,实验结果表明,本文方法可较好地滤除混沌信号中的噪声,同时原始信号的内在混沌特性也能得到较大程度的恢复.与小波阈值法和集合经验模态分解（EEMD）消噪法相比,可获得更好的消噪效果.     

On the use of EMD based adaptive filtering for OFDM channel estimation

Hilbert Huang transform (HHT) based data driven empirical mode decomposition (EMD) in conjunction with adaptive filter (AF) is proposed for estimation of communication channel in OFDM system. EMD can be viewed as alike of wavelet decomposition which decomposes the signal of interest to intrinsic mode functions (IMF), whose basis function is derived from signal itself. In this method, the length of channel impulse response (CIR), is approximated using Akaike information criterion (AIC). Then the estimation of CIR is performed using adaptive filter with EMD decomposed IMF of the received OFDM symbol. Conventional AF uses random initial weight vector. The novelty of the proposed method lies in the fact that it uses decimated version of one of the decomposed IMFs of received OFDM symbol as initial weight vector. The selection of useful IMF component is done based on correlation and kurtosis measures. This makes the proposed EMD based AF method converge to minimum mean square error (MMSE) in less number of iterations resulting in almost 50% saving of computations. Bit error rate (BER), mean square error (MSE) and normalized root mean square error (NRMSE) are computed. The simulation studies established the efficacy of proposed method; and comparative studies under different modulation schemes and fading conditions revealed improved performance. Simulations have shown an average improvement of 3 dB in BER performance for proposed EMD based AF as compared to conventional AF.     

天波雷达电离层污染校正与海杂波抑制

在天波超视距雷达（OTHR）中,舰船目标的多普勒频率与海杂波谱接近,电离层污染会导致海杂波频谱展宽,从而淹没邻近的舰船目标信号。考虑到电离层污染会导致OTHR回波信号的相位缓慢变化,提出了采用相位梯度法对回波信号进行电离层污染校正;利用污染校正后的海杂波可以近似为两个单频信号之和这一特点,提出了应用奇异值分解来实现对海杂波的抑制。仿真结果表明,文中算法可以有效地校正电离层污染,抑制海杂波,显著提高信杂比,从而有效解决强海杂波对舰船目标的遮蔽问题。与现有的HRR—SVD算法相比,文中算法可以适用于相干积累时间较长和电离层污染较大的情况,防止残留的海杂波形成虚警,提高了OTHR对海杂波附近舰船目标的检测能力。     

多源场景下的无源雷达联合杂波对消技术

针对基于LTE信号的无源雷达杂波对消,由于存在多个同频基站干扰信号,传统的杂波对消方法,即一一对消,滤波器权值收敛误差大,影响杂波对消性能。本文提出了一种基于联合处理模型的杂波对消算法。该算法将多个同频基站信号作为输入,基于LMS算法同时对消所有信号源的直达波和多径杂波;进而通过分块处理减少了迭代次数,可同时在块内利用FFT快速实现,有效减少了计算复杂度。通过仿真分析,验证了算法能够有效避免收敛误差大的问题,为基于LTE信号的无源雷达信号杂波处理提供了新的途径。     

检测海面小目标的RLS线性预测方法

为了提高海杂波中的小目标检测能力,提出了基于递归最小二乘线性预测的海面小目标检测方法。首先,建立线性预测模型;其次,利用递归最小二乘法动态调整模型的参数;最后,计算绝对预测误差的均值,通过阈值比较得到检测目标结果。采用加拿大IPIX雷达数据的实验结果表明,该方法的检测性能优于线性预测的检测目标方法和神经网络集成的检测目标方法的检测性能;同极化方式下,HH极性的检测效果优于VV极性的检测效果。该方法实时更新了预测模型参数,同步跟踪海杂波的变化,克服预测模型固定不变的局限,提高了目标检测的能力。     

基于奇异值分解的空域海杂波抑制算法

为实现对高频地波雷达(high frequency surface wave radar,HFSWR)一阶海杂波谱中目标的检测,提出了基于奇异值分解(singular value decomposition,SVD)的空域海杂波抑制算法(简称空域SVD算法).空域SVD算法是利用海杂波较强的相关性,将邻近距离单元作为参...