[發(fā)明專利]一種改進的基于EMD分解的海雜波抑制算法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711347325.7
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN109934050A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鋒林;蘇鵬達;趙海軍;夏金艷;蒙煒;劉金柱
• 申請（專利權(quán)）人: 西安艾索信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種改進的基于EMD分解的海雜波抑制算法，其特征在于，該算法包括以下步驟：

第一步，先求取需要處理的雜波區(qū)域數(shù)據(jù)的頻譜，采用CFAR檢測估計出的雜噪值并將噪聲值設(shè)置為門閾值，得到濾除大部分雜噪干擾的原始數(shù)據(jù)；

第二步，再對原始數(shù)據(jù)進行迭代分解，分解出合適的IMF采用Rilling算法進行篩選判斷，所述Rilling算法為：在EMD篩選中引入3個參數(shù)θ₁，θ₂，α作為判斷依據(jù)，設(shè)上下包絡(luò)為BLu和BLd，且包絡(luò)的均值為BLm，則評估函數(shù)為：

σ(t)＝|(BLu+BLd)/(BLu-BLd)| (3-8)

篩選停止條件有2個：

σ(t)≤θ₁的時間與全部持續(xù)時間之比應(yīng)大于等于1-α(α常取為0.05)；

σ(t)≤θ₂，(θ₂常取為θ₁的10～20倍)；

第三步，在原始數(shù)據(jù)進行迭代篩選前，采用多項式擬合延拓的方法解決端點效應(yīng)，實現(xiàn)步驟如下：

步驟1：設(shè)時域數(shù)據(jù)橫坐標為x，縱坐標為y，需要替換端點處N個數(shù)據(jù)，則根據(jù)數(shù)據(jù)回波特性，確定擬合的多項式的次數(shù)n，且n＜N；

步驟2：根據(jù)以下方程計算S_r和t_q：

設(shè)多項式擬合的系數(shù)為a₀，a₁，…，a_n，則可得方程組如下：

|S₁S₂ … S_n+1||a₁|＝|t₁| (3-11)

由以上得到的系數(shù)可得到擬合的多項式：

第四步，利用掩膜信號來抑制EMD分解中的模態(tài)混疊，設(shè)待分解數(shù)據(jù)為Sig，掩膜信號放大倍數(shù)為A，實現(xiàn)步驟如下：

步驟1：檢測IMF中的高頻信息，并設(shè)定該頻率的正弦信號為掩膜信號fsin；

步驟2：對信號Sig1＝Sig+A*fsin進行EMD分解，得到IMF分量IMF11；

步驟3：對信號Sig2＝Sig-A*fsin進行EMD分解，得到IMF分量IMF12；

步驟4：計算Sig的固有模態(tài)函數(shù)IMF1＝(IMF11+IMF12)/2；

步驟5：更新待分解的時域數(shù)據(jù)Sig3，并根據(jù)步驟2中計算得到的fmax信息設(shè)定掩膜信號fsin，設(shè)掩膜信號的放大倍數(shù)為A。初始化臨時變量Sig4＝Sig3；

步驟6：將Sig4分別與掩膜信號相加減，即

Sig41＝Sig4+A_fsin (3-13)

Sig42＝Sig4-A_fsin (3-14)

步驟7：求Sig41和Sig42所有的極值點，并利用三次樣條插值函數(shù)將極大值點和極小值點分別擬合成上下包絡(luò)線，并分別計算上下包絡(luò)的均值BLm1和BLm2；

步驟8：分別計算信號Sig41和Sig42與對應(yīng)包絡(luò)均值的差值BLc1和BLc2，即

BLc1＝Sig41-BLm1 (3-15)

BLc2＝Sig42-BLm2 (3-16)

步驟9：計算原始數(shù)據(jù)Sig4與均值之差BLc，即

BLc＝(BLc1+BLc2)/2 (3-17)

步驟10：去掉數(shù)據(jù)BLc(1：N)和BLc(LEN-N+1：LEN)(通常N取3～5)，并利用BLc(N+1：N+N1)和BLc(LEN-N-N1+1：LEN-N)(N1不宜過大，一般取3～7)進行多項式擬合分別計算出N個擬合值代入BLc兩端；

步驟11：根據(jù)Rilling準則，判斷當(dāng)前BLc是否滿足IMF條件，如果滿足，則轉(zhuǎn)至步驟12，否則，更新Sig4為BLc，轉(zhuǎn)至步驟6中繼續(xù)運行；

步驟12：記錄第j個IMF分量為BLc，即sigf(j)＝BLc，信號趨勢項Rn為

步驟13：判斷EMD結(jié)束條件，若檢測Rn是單調(diào)函數(shù)或者為常量，則分解結(jié)束，轉(zhuǎn)至步驟14，否則，計算下一層IMF分量，更新Sig3＝Sig3-sigf(j)，若Sig4＝Sig3，轉(zhuǎn)至步驟5中繼續(xù)運行；

步驟14：分別求取各IMF分量的頻譜，并進行CFAR檢測，由此計算出所需要的目標信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種改進的基于EMD分解的海雜波抑制算法，其特征在于，所述第四步中步驟7中上下包絡(luò)線，其中Sig41的上下包絡(luò)為BLu1和BLd1，Sig42的上下包絡(luò)為BLu2和BLd2。