基于自适应集合经验模态分解的线性调频测距雷达抗雨杂波干扰方法

本发明涉及线性调频雷达系统抗干扰技术，具体涉及一种基于自适应集合经验模态分解的线性调频测距雷达抗雨杂波干扰方法。

背景技术：

1、现有的线性调频测距雷达抗雨杂波干扰方法有盲源信号分离方法，但是其作用范围仅限于雨杂波幅度较小的情况，当雨杂波幅度与目标相近甚至更大时，作用效果甚微，而且盲源信号分离还需要多个周期的信号一起构成混合矩阵，不能单周期输出测距结果。

2、经验模态分解是一种适用于非线性非平稳信号处理的新型自适应信号处理方法，能够根据信号本身的时间尺度特征来进行分解，使复杂信号分解为有限个本征模函数，具有自适应性，在不同的工程领域均得到广泛的应用。但是经验模态分解存在着严重的模态混叠问题，即一个本征模函数内包含两个不同频率的信号分量，或者一个信号分量分布在两个本征模函数中，这将降低本征模函数的区分度，不利于后续的信号分析。为了解决经验模态分解算法的模态混叠问题，集合经验模态分解方法被提出。作为一种新的自适应时频分解方法，集合经验模态分解方法通过添加高斯白噪声解决了经验模态分解存在的模态混叠问题，达到较好的信号分解和去噪效果，得到了广泛应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于自适应集合经验模态分解的线性调频测距雷达抗雨杂波干扰方法，以克服现有雷达雷达系统在恶劣环境下传播过程受干扰导致使用回波进行测距的结果出现重大偏差等问题。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：第一方面，本发明提供一种基于自适应集合经验模态分解的线性调频测距雷达抗雨杂波干扰方法，步骤如下：

3、根据雨滴的分布特性建立降雨环境的雨滴谱三维分布模型，然后根据设定的雷达探测距离建立雷达探测模型，判断雨滴是否在雷达探测范围内，不在雷达探测范围内的雨滴忽略不计，在雷达探测范围内的雨滴与目标会产生回波信号；

4、利用发射的线性调频信号与接收到的线性调频回波信号构成差频信号，通信系统发射信号与回波信号之间的时间差包含距离信息，对应着回波脉冲在对应周期内的位置，截取一个完整周期的本地发射信号，在预设的距离范围内，进行代表不同距离的时延以调整位置；czt算法在整个频谱内选定任意一个区间，将选定区间的频谱进行细化；

5、对于雨杂波与目标混合的线性调频回波信号，集合经验模态分解算法在原始信号上添加高斯白噪声，然后再进行多次经验模态分解，利用不相关随机序列的统计均值为零这一特性，取各次经验模态分解得到的本征模函数的均值作为最终本征模函数，并计算各个本征模态函数的频谱，最后根据频谱自适应选择目标信号。

6、第二方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述的方法的步骤。

7、第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。

8、与现有技术相比，本发明的显著优点为：

9、(1)与盲源信号分离方法相比，本发明可以单周期输出测距结果；

10、(2)对于雨杂波幅度较大的情况，也可以有效的进行抗干扰处理。

技术特征：

1.一种基于自适应集合经验模态分解的线性调频测距雷达抗雨杂波干扰方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于自适应集合经验模态分解的线性调频测距雷达抗雨杂波干扰方法，其特征在于，线性调频信号的时域表达式为：

3.根据权利要求2所述的基于自适应集合经验模态分解的线性调频测距雷达抗雨杂波干扰方法，其特征在于，三角波调频探测系统的发射信号中心频率为f0，调制周期为tm，调制频偏为δfm；

4.根据权利要求3所述的基于自适应集合经验模态分解的线性调频测距雷达抗雨杂波干扰方法，其特征在于，集合经验模态分解算法的实质是在原始信号上添加高斯白噪声，然后再进行多次经验模态分解，利用不相关随机序列的统计均值为零这一特性，取各次经验模态分解得到的本征模函数的均值作为最终本征模函数，整个流程如下：

5.根据权利要求4所述的基于自适应集合经验模态分解的线性调频测距雷达抗雨杂波干扰方法，其特征在于，第一个频谱最大值大于原始信号频谱最大值的80％的本征模态函数即认为是目标回波信号。

6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5中任一所述的方法的步骤。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一所述的方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种基于自适应集合模态分解的线性调频雷达系统抗雨杂波干扰方法，该方法根据雨滴的尺寸分布特性构建雨滴谱的三维分布模型并在此基础上构建雷达系统的探测模型，仿真分析了降雨环境下调频雷达系统的差频回波信号与测距结果，介绍了线性调频Z变换算法的测距原理；提出一种自适应集合经验模态分解的线性调频雷达系统接收信号盲分离方法，对观测信号进行集合经验模态分解，根据阈值自适应选择分解得到的本征模态分量，分离出目标回波和雨杂波信号，最终可以对分解后的目标信号进行测距处理，得到更为准确测距结果。

技术研发人员：张淑宁,詹承进,朱凌智,陈思,袁月,赵惠昌
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25