一种雷达信号无损拾音方法技术

本发明专利技术涉及雷达回波信号无损提取的技术领域，揭露了一种雷达信号无损拾音方法，所述方法包括：利用雷达信号线性发送/接收模型对接收的雷达回波信号分别进行脉冲压缩以及通信解调；基于脉冲压缩信号以及通信信息计算雷达回波信号的加权后输出信噪比，并建立雷达信号无损拾音目标函数，求解得到雷达信号线性发送/接收模型中的最优参数，利用调整后的模型重新发送雷达信号，得到过滤噪音以及增强距离信息的雷达回波信号作为最优雷达拾音信号。本发明专利技术对采集的雷达回波信号进行改进的脉冲压缩以及通信解调处理，得到表征距离信息的脉冲压缩信号以及通信信息，进而基于雷达回波信号信噪比求解得到最优模型参数，实现最优雷达拾音信号采集。音信号采集。音信号采集。

【技术实现步骤摘要】
一种雷达信号无损拾音方法


[0001]本专利技术涉及雷达回波信号无损提取的
，尤其涉及一种雷达信号无损拾音方法。

技术介绍

[0002]长期以来，由于雷达信号的传输距离远，无论是雷达信号发送过程中还是雷达回波信号传输过程中都会收到大量噪声信号的影响，从噪声环境中收集干净的雷达信号得到越来越广泛的关注。传统的雷达信号无损拾音算法往往导致目标信号失真，且由于雷达信号传输距离过远，所接收雷达回波信号的信号强度较低，很难从中提取到有用信息，信号质量得不到保证。针对该问题，本专利技术提出一种雷达信号无损拾音方法，从噪音环境中实现无损雷达信号提取。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种雷达信号无损拾音方法，目的在于：1）构建雷达信号线性发送/接收模型，实现雷达信号的发送以及雷达回波信号接收，并对接收的回波信号进行脉冲压缩以及通信解调，相较于传统脉冲压缩方式，基于多普勒偏移对脉冲压缩结果进行补偿，并利用改进的小波分解方法实现参考信号和雷达回波信号的小波分解，通过比较两者在同一尺度下小波系数的相似性，过滤其中存在大量噪声信息的小波系数，实现通信信息提取；2）基于脉冲压缩信号以及通信信息确定雷达回波信号的加权后输出信噪比并进而构建目标为最大化信噪比的目标函数，通过对目标函数进行求解，得到雷达距离分辨装置的最优参数，得到降低信号传输过程中噪声以及增强距离信息的雷达回波信号，实现雷达回波信号中距离信息的有效提取。
[0004]实现上述目的，本专利技术提供的一种雷达信号无损拾音方法，包括以下步骤：S1：构建雷达信号线性发送/接收模型，所构建模型控制雷达装置发送雷达信号并接收雷达回波信号；S2：基于构建的雷达信号线性发送/接收模型对接收的雷达回波信号分别进行脉冲压缩以及通信解调，得到脉冲压缩信号以及通信信息；S3：基于脉冲压缩信号以及通信信息计算雷达回波信号的加权后输出信噪比；S4：以加权后输出信噪比最大化为目标建立雷达信号无损拾音目标函数；S5：对构建的雷达信号无损拾音目标函数进行优化求解，得到雷达信号线性发送/接收模型中的最优参数，并对雷达信号线性发送/接收模型进行参数调整，利用调整后的模型得到最优雷达拾音信号。
[0005]作为本专利技术的进一步改进方法：可选地，所述S1步骤中构建雷达信号线性发送/接收模型，包括：构建雷达信号线性发送/接收模型，所构建模型包括控制设备以及雷达装置，所构建模型控制雷达装置向待检测目标发送雷达信号，并接收雷达回波信号，其中所发送雷达
信号的格式为：信号的格式为：其中：T表示雷达信号的脉冲宽度；表示雷达信号中第k个子载波加权系数，K表示雷达信号中子载波加权系数的总数；表示雷达信号的通信信息；j表示虚数单位，；，其中B表示雷达信号的带宽；按照等间隔对所发送雷达信号进行采样，得到N个采样点的信号值，则雷达信号第n个采样点的信号值为：若或，则；根据所发送雷达信号的采样点信号值，生成对应回波信号的参考信号，所生成参考信号中第n个采样点的信号值为，并将数字化表示的参考信号进行模拟化表示，得到参考信号，其中表示第n个采样点所对应的高斯白噪声信号值，表示第个雷达距离分辨装置的目标距离反射系数，G表示雷达距离分辨装置的总数。
[0006]在本专利技术实施例中，雷达距离分辨装置被安装在雷达装置上，不同雷达距离分辨装置的目标距离反射系数为待优化求解参数。
[0007]可选地，所述S1步骤中利用雷达信号线性发送/接收模型接收雷达回波信号，包括：雷达信号到达待检测目标产生回波信号，雷达信号线性发送/接收模型利用接收机接收回波信号并基于雷达距离分辨装置进行采样处理，并将采样得到的雷达回波信号进行模拟化表示，得到雷达回波信号，其中雷达回波信号中第个采样点的信号值为：，其中，表示雷达回波信号中采样点的总数，表示所采集回波信号中第个采样点的信号值，，在本专利技术实施例中，雷达回波信号中的采样间隔与雷达信号的采样间隔相同。
[0008]可选地，所述S2步骤中对接收的雷达回波信号进行脉冲压缩，包括：对接收的雷达回波信号进行脉冲压缩，其中脉冲压缩流程为：利用傅里叶变换得到雷达回波信号的频谱表示，并计算频谱表示U的共轭
，令脉冲压缩滤波器的频谱表示为，对进行傅里叶逆变换得到脉冲压缩滤波器的表示；考虑雷达装置与待检测目标的相对运动，利用多普勒频移对雷达回波信号进行响应补偿，其中补偿后的雷达回波信号的脉冲压缩信号为：其中：表示雷达回波信号的脉冲压缩信号；A表示雷达回波信号相对于参考信号的幅度变化；表示多普勒频移，即雷达回波信号与所发送雷达回波信号的最大频率差值。
[0009]在本专利技术实施例中，本专利技术利用脉冲压缩滤波器对原始宽带宽回波信号进行处理以获得窄脉冲，因此得到了窄脉冲的高距离分辨力，又能保留宽脉冲的强检测能力，同时利用多普勒频移对雷达回波信号进行响应补偿，避免输入信号与脉冲压缩滤波器的失配。
[0010]可选地，所述S2步骤中对接收的雷达回波信号进行通信解调，包括：对接收的雷达回波信号进行通信解调，其中通信解调流程为：S21：调整尺度因子，利用小波函数分别对雷达回波信号和参考信号进行小波变换处理，得到两种信号在不同尺度下的小波系数：得到两种信号在不同尺度下的小波系数：其中：表示雷达回波信号在尺度下的小波系数；表示参考信号在尺度下的小波系数；S22：基于改进的阈值函数对不同尺度的小波系数进行处理，所构建的阈值函数为：其中：表示信号d在尺度下的小波系数，其中信号d包括雷达回波信号以及参考信号，表示基于阈值函数处理后的小波系数；表示预设置的阈值；在本专利技术实施例中，传统阈值函数分为硬阈值函数和软阈值函数，硬阈值函数将绝对值大于阈值的小波系数保持不变，其他小波系数设置为0，在正负阈值处存在间断的阶跃点，即硬阈值函数不连续，在进行阈值处理过程中，容易将删除部分有用信息，导致信号失真，软阈值函数虽然更加平滑，但对小波系数进行了整体收缩，但当小波系数的绝对值较大时，处理前后的偏差较大，本方案所改进阈值函数可导因此连续，更为平滑，避免删除过
多有用信息，且阈值函数曲线在硬阈值函数以及软阈值函数之间，处理前后的偏差较小，改进了传统阈值函数存在的缺陷；S23：分别计算雷达回波信号以及参考信号所对应小波系数在相同尺度下的概率密度分布： ；表示小波系数的概率密度分布；表示小波系数的概率密度分布；S24：计算两种概率密度分布的相似性：其中：表示雷达回波信号以及参考信号所对应小波系数在尺度下的相似性；保留相似性高于预设置阈值的雷达回波信号小波系数；S25：将所保留的雷达回波信号小波系数重构为雷达回波信号的通信解调结果，其中重构公式为：其中：为重构得到的雷达回波信号的通信解调结果。
[0011]在本专利技术实施例中，参考信号中包括了所发送雷达信号全部的通信消息，参考信号与雷达回波信号相似性高的尺度说明雷达回波信号在该尺度具有大量通信消息，否则表示该尺度下的雷达回波信号存在过多噪声，将所有相似性高的小波系数重构为信号形式，即得到通信解调结果。
[0012]可选地，所述S3步骤中基于得到的脉冲压缩信号以及通信信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雷达信号无损拾音方法，其特征在于，所述方法包括：S1：构建雷达信号线性发送/接收模型，所构建模型控制雷达装置发送雷达信号并接收雷达回波信号；S2：基于构建的雷达信号线性发送/接收模型对接收的雷达回波信号分别进行脉冲压缩以及通信解调，得到脉冲压缩信号以及通信信息；S3：基于脉冲压缩信号以及通信信息计算雷达回波信号的加权后输出信噪比；S4：以加权后输出信噪比最大化为目标建立雷达信号无损拾音目标函数；S5：对构建的雷达信号无损拾音目标函数进行优化求解得到最优雷达拾音信号。2.如权利要求1所述的一种雷达信号无损拾音方法，其特征在于，所述S1步骤中构建雷达信号线性发送/接收模型，包括：构建雷达信号线性发送/接收模型，所构建模型包括控制设备以及雷达装置，所构建模型控制雷达装置向待检测目标发送雷达信号，并接收雷达回波信号，其中所发送雷达信号的格式为：的格式为：其中：T表示雷达信号的脉冲宽度；表示雷达信号第k个子载波加权系数，K表示雷达信号中子载波加权系数的总数；表示雷达信号通信信息；j表示虚数单位，；，其中B表示雷达信号的带宽；按照等间隔对所发送雷达信号进行采样，得到N个采样点的信号值，则雷达信号第n个采样点的信号值为：若或，则；根据所发送雷达信号的采样点信号值，生成对应回波信号的参考信号，所生成参考信号中第n个采样点的信号值为，并将数字化表示的参考信号进行模拟化表示，得到参考信号，其中表示第n个采样点所对应的高斯白噪声信号值，表示第个雷达距离分辨装置的目标距离反射系数，G表示雷达距离分辨装置的总数。
3.如权利要求2所述的一种雷达信号无损拾音方法，其特征在于，所述S1步骤中利用雷达信号线性发送/接收模型接收雷达回波信号，包括：雷达信号到达待检测目标产生回波信号，雷达信号线性发送/接收模型利用接收机接收回波信号并基于雷达距离分辨装置进行采样处理，并将采样得到的雷达回波信号进行模拟化表示，得到雷达回波信号，其中雷达回波信号中第个采样点的信号值为：，其中，表示雷达回波信号中采样点的总数，表示所采集回波信号中第个采样点的信号值，。4.如权利要求3所述的一种雷达信号无损拾音方法，其特征在于，所述S2步骤中对接收的雷达回波信号进行脉冲压缩，包括：对接收的雷达回波信号进行脉冲压缩，其中脉冲压缩流程为：利用傅里叶变换得到雷达回波信号的频谱表示，并计算频谱表示U的共轭，令脉冲压缩滤波器的频谱表示为，对进行傅里叶逆变换得到脉冲压缩滤波器的表示；考虑雷达装置与待检测目标的相对运动，利用多普勒频移对雷达回波信号进行响应补偿，其中补偿后的雷达回波信号的脉冲压缩信号为：其中：表示雷达回波信号的脉冲压缩信号；A表示雷达回波信号相对于参考信号的幅度变化；表示多普勒频移，即雷达回波信号与所发送雷达回波信号的最大频率差值。5.如权利要求1所述的一种雷达信号无损拾音方法，其特征在于，所述S2步骤中对接收的雷达回波信号进行通信解调，包括：对接收的雷达回波信号进行通信解调，其中通信解调流程为：S21：调整尺度因子，利用小波函数分别对雷达回波信号和参考信号进行小波变换处理，得到两种信号在不同尺度下的小波系数：得到两种信号在不同尺度下的小波系数：其中：表示雷达回波信号在尺度下的小波系数；表示参考信号在尺度下的小波系数；S22：基于改进的阈值函数对不同尺度的小波系数进行处理，所构建的阈值函数为：
其中：表...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建洪，
申请(专利权)人：长沙东玛克信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：