[發(fā)明專利]高頻地波雷達工作頻率優(yōu)選方法、系統(tǒng)、存儲介質及應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110371066.1
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113126038B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設計）人: 于長軍;梁娜;劉愛軍;王霖瑋;呂哲;權太范
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學（威海）
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36;G01S13/88
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 盛君梅

1.一種高頻地波雷達工作頻率優(yōu)選方法，其特征在于，所述高頻地波雷達工作頻率優(yōu)選方法包括：

獲取頻譜數(shù)據(jù)：頻監(jiān)子系統(tǒng)利用多路接收通道并行處理接收信號，分別對每個通道做傅里葉分析，將各通道分析結果合并，得到完整的頻譜數(shù)據(jù)；

抗沖擊干擾處理：采用二維OS算法和二重門限算法對頻譜數(shù)據(jù)進行處理，得到抗沖擊干擾處理的頻譜信息；

長短期記憶模型預測頻譜：構建LSTM網絡，并進行模型訓練和預測偏差評價；

平均功率譜-方差選頻方案滑窗選頻：在整個頻譜上滑動二次曲線梯形窗，提取窗內平均功率譜和起伏度信息，根據(jù)打分方案選出最佳工作頻率；

所述抗沖擊干擾處理具體包括：

(1)采用二維OS算法，即二維有序統(tǒng)計量算法，在頻率維上對每個時間批次數(shù)據(jù)按幅度大小排序，取排序樣本的1/4作為噪聲基底的估計門限，對獲得的基底序列用OS算法基底，便得到時頻圖的噪聲基底；

(2)采用二重門限算法，設置幅度門限和脈寬門限判別出干擾脈沖，剔除受到沖擊干擾的頻監(jiān)數(shù)據(jù)或者用相鄰無干擾批次數(shù)據(jù)代替，拼接整合剩下的有效頻譜數(shù)據(jù)，得到抗沖擊干擾處理的頻譜信息。

2.如權利要求1所述的高頻地波雷達工作頻率優(yōu)選方法，其特征在于，每路接收通道具有不同的載波頻率，覆蓋整個頻段。

3.如權利要求1所述的高頻地波雷達工作頻率優(yōu)選方法，其特征在于，所述長短期記憶模型預測頻譜包括：

(1)數(shù)據(jù)準備，按批次讀取頻譜數(shù)據(jù)，同時將頻譜數(shù)據(jù)分為訓練集和測試集，再將數(shù)據(jù)歸一化；

(2)構建LSTM網絡，設置各層節(jié)點數(shù)，激活函數(shù)默認為sigmoid函數(shù)和tanh函數(shù)；

(3)初始化網絡參數(shù)，設置遺忘率、學習率、神經元個數(shù)、最大迭代次數(shù)；

(4)模型訓練及評價指標，采用Adam算法進行模型訓練，使用均方根誤差作為評價指標，衡量模型的預測偏差，均方根誤差計算公式：

其中代表模型的預測值，x_i代表序列的真實值，n代表預測值個數(shù)。

4.如權利要求1所述的高頻地波雷達工作頻率優(yōu)選方法，其特征在于，所述長短期記憶模型的計算公式：

i_t＝sigmoid(W_i[x_t,h_t-1]+b_i)；

f_t＝sigmoid(W_f[x_t,h_t-1]+b_f)；

o_t＝sigmoid(W_o[x_t,h_t-1]+b_o)；

h_t＝o_t·tanh(c_t)；

在每個時間步t中，x_t為輸入向量，c_t為細胞狀態(tài)向量，h_t是根據(jù)c_t輸出的隱藏狀態(tài)向量，其中W_*表示權重矩陣，b_*是偏置向量，*∈{i,f,o,c}；sigmoid函數(shù)被用作輸入門i_t、遺忘門f_t和輸出門o_t的激活函數(shù)，取值范圍為[0,1]之間，用于控制各個門輸出信息的比例；和h_t使用tanh函數(shù)作為激活函數(shù)。

5.如權利要求1所述的高頻地波雷達工作頻率優(yōu)選方法，其特征在于，所述平均功率譜-方差選頻方案滑窗選頻具體包括：首先按照雷達接收通道帶寬和解調信號帶寬確定二次曲線梯形窗的寬度，在整個頻譜數(shù)據(jù)上滑動這個設計好的滑窗，由打分公式進行滑窗打分，選出工作頻段內最優(yōu)的頻率點；

選取滑窗的寬度和形狀都匹配雷達接收通道的帶寬以及解調信號的帶寬，將平均功率和方差作為選頻元素，表示一定累計時間窗內信息的平均幅度和偏離程度。