[發(fā)明專利]一種基于非負(fù)ICA的相控陣風(fēng)廓線雷達(dá)信號(hào)處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210298704.2
• 申請(qǐng)日: 2012-08-21
• 公開（公告）號(hào): CN102819012A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張銀勝;單慧琳;周杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/36
• 分類號(hào): G01S7/36;G01S13/88
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

1.一種基于非負(fù)ICA的相控陣風(fēng)廓線雷達(dá)信號(hào)處理方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)采集相控陣風(fēng)廓線雷達(dá)回波信號(hào)，形成觀測(cè)信號(hào)；

2)對(duì)觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理操作；

3)利用非負(fù)ICA方法對(duì)預(yù)處理的信號(hào)進(jìn)行分離，得到分離后的源信號(hào)；

4)對(duì)分離后的源信號(hào)進(jìn)行后續(xù)雜波抑制和去噪處理。

所述非負(fù)ICA方法具體為：

i.設(shè)X信號(hào)源由n個(gè)源信號(hào)組成，按照ICA算法計(jì)算白化信號(hào)Z；所述ICA算法通過設(shè)置一個(gè)N×N維反混合陣W＝(w_ij)，使得X(t)經(jīng)過W變換后得到N維輸出列向量Y(t)，有

Y＝WX＝WAS?????????????????(4)

令S＝R×S₀，其中S₀為正交陣，其分量間沒有相關(guān)性，則

Y＝WZ＝WVAX＝WVARS₀????????(5)

其中，Z和VAR為正交陣，Z是由S₀經(jīng)過白化旋轉(zhuǎn)得到的矩陣，通過S到Z的正交變換矩陣，得到關(guān)鍵變換矩陣P。

Z'＝PZ＝PVAS???????????????(6)

通過Y＝WZ'計(jì)算正交陣W，從S變換到Y(jié)的矩陣WPVA也是一個(gè)正交陣,求得W后使得變換陣U=WPVA，從而分離出源信號(hào)S，由源信號(hào)S提取得到相控陣風(fēng)廓線雷達(dá)的徑向速度、速度譜寬、?數(shù)據(jù)有關(guān)的信號(hào)成分；

ii.由于源信號(hào)非負(fù)，Z值分布在900±100范圍內(nèi)，但不等于900，Z滿足超平面方程?其中t為預(yù)設(shè)常數(shù)，t的大小應(yīng)使該超平面與Z中的數(shù)據(jù)點(diǎn)所形成的多面體的截面為n多邊形，計(jì)算所述多面體中各數(shù)據(jù)點(diǎn)與該截面的距離，設(shè)定一閾值0.9，使得數(shù)據(jù)點(diǎn)到該截面的距離小于閾值所對(duì)應(yīng)最大距離，最后構(gòu)成交平面的點(diǎn)集Q；

iii.根據(jù)式（7）計(jì)算Q的重心q，其中m為數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)；?

iv.計(jì)算Q中各點(diǎn)到q的距離,選出距離最大的點(diǎn)l₁,然后計(jì)算得到Q中到l₁距離最大的點(diǎn)l₂，再計(jì)算得到Q中到l₁距離和到l₂距離之和最大的點(diǎn)l₃……依此類推得到Q中到點(diǎn)l₁,l₂,....l_n-11距離之和最大的點(diǎn)l，構(gòu)成函數(shù)L。

v.函數(shù)L中各點(diǎn)對(duì)應(yīng)新坐標(biāo)軸上的坐標(biāo)，結(jié)合式(6)Z＇＝PZ＝PVAS，由正交變換陣Z'運(yùn)算得到關(guān)鍵轉(zhuǎn)換矩陣P。.

vi.根據(jù)Y=WPZ′等式分離出源信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1）中所涉及的觀測(cè)信號(hào)主要通過ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集，所述信號(hào)的矩陣表達(dá)式為X＝A×S，其中S為源信號(hào)矢量組成的矩陣，A為一個(gè)未知混合矩陣，X為觀測(cè)信號(hào)矢量組成的矩陣如式(1)；

x_i(t)＝f(s₁(t),...,s_n(t))＝f(s(t))????????????????(1)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2）中的信號(hào)預(yù)處理操作主要由中心化預(yù)處理、白化預(yù)處理組成，所述中心化預(yù)處理是將觀測(cè)信號(hào)矢量減去所述矢量的均值，變成零均值，再對(duì)經(jīng)過均值處理的所述矢量估計(jì)獨(dú)立變量y，最后將y的均值A(chǔ)^-1m與零均值相加；所述白化處理，通過協(xié)方差矩陣特征值分解如式（2）；

其中，存在正交陣E使E{xx^T}＝EDE^T，E是E{xx^T}的特征值的正交矩陣，D是E{xx^T}的特征值構(gòu)成的對(duì)角陣，?對(duì)D中每一個(gè)元素開?次方，?為白化陣，白化把混合矩陣A變成一個(gè)新矩陣，如式(3)