[发明专利]一种基于最小均方误差准则的穿墙雷达耦合信号抑制方法

摘要

本发明提出了一种基于最小均方误差准则的穿墙雷达耦合信号抑制方法，首先将当前时域回波信号进行8倍插值；其次基于插值后的当前时域回波信号的最大值，与参考时域回波信号的最大值作比较，得到幅度补偿因子，实现时变耦合信号的幅度补偿；然后对参考信号与当前时域回波信号作均方误差运算，搜索出均方误差运算结果中最小值的位置作为时延值，对当前时变耦合信号进行时延补偿；最后采用自适应背景相消法，实现对幅度和时延补偿后的耦合信号的抑制。通过对时变耦合信号幅度和时延的补偿，消除了系统抖动对耦合信号稳定性的影响，结合自适应背景相消，进而成功地解决了常规背景相消方法抑制时变耦合信号时耦合信号残留较大的问题。

主权项

一种基于最小均方误差准则的穿墙雷达耦合信号抑制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.对当前回波信号进行时域8倍插值；设雷达记录了M个脉冲，每个脉冲有N个距离单元，第m个脉冲在第n个距离单元的回波信号数据为x(m,n)，8倍插值后的当前时域回波信号为xI(m,n)；S2.计算之前所有历史回波信号的均值，作为参考信号，利用参考信号幅度最大值对经步骤S1时域8倍插值后的当前时域回波信号进行幅度校正，实现时变耦合信号的幅度补偿；计算前m‑1个历史回波信号数据均值作为第m个脉冲的参考信号，用r(m,n)表示，对n进行搜索，计算参考信号和经时域8倍插值后的当前时域回波信号xI(m,n)的最大值，并对当前时域回波信号进行幅度补偿，得到幅度补偿后的时域回波信号为其计算包括以下步骤：S2.1参考信号为其最大值为：MAXref(m)＝max{r(m,n),n＝1,2,...,N}，其中max为求最大值运算；S2.2第m个脉冲的最大值为：MAX(m)＝max{xI(m,n),n＝1,2,...,N}；S2.3通过对时域回波信号xI(m,n)进行幅度补偿；S3.利用参考信号与经步骤S2幅度补偿后的当前时域回波信号作均方误差运算，依据最小均方误差准则，完成时变耦合信号的时延补偿；S3.1对n进行搜索，计算时域回波信号和参考信号r(m,n)的均方误差：p为时域回波信号的时延偏移量，搜索均方误差最小值位置p满足MSE(m,pmin)＝min(MSE(m,p))，其中min为求最小值运算，pmin对应的时延即为时域回波信号相对于参考信号r(m,n)的时延偏移量；S3.2将时域回波信号平移pmin对应的时延，得到时延补偿后的时域回波信号完成耦合信号的时延补偿；S4.采用自适应背景相消，抑制经幅度和时延补偿后的耦合信号；S4.1设b(m,n)表示自适应估计得到的背景数据，d(m,n)为输入数据矢量，则自适应背景相消法的表达式为：b(m,n)＝wT(m)d(m,n)y(m,n)=x‾C(m,n)-b(m,n)]]>其中w(m)为自适应加权系数，w(m)＝[w0(m),w1(m),…,wL(m)]T，wk(m+1)=wk(m)+2μe(m,n)x‾C(m-k,n),k=0,1,...,L,]]>μ为自适应增益常数，满足0＜μ＜[(L+1)Pin]‑1，为输入信号功率，E为数学期望运算，e(m,n)是误差信号，其估计值可用下式表示，d(m,n)为输入数据矢量，d(m,n)=x‾C(m,n),x‾C(m-1,n),...,x‾C(m-L,n)T;]]>S4.2当处理第m＝1个时域回波信号时，自适应背景相消估计的输出为y(m,n)＝0，对应的背景数据为自适应加权系数为w(m)＝[1,0,…,0]T，输入数据矢量为此时误差信号的估计为S4.3当处理第m＝2个时域回波信号时，更新自适应加权系数为同时更新估计的背景数据为自适应背景相消估计的输出为S4.4依次对后续时域回波信号按照步骤S4.3处理，即可实现自适应背景相消对经幅度和时延补偿后耦合信号的抑制。