[发明专利]一种基于非负ICA的相控阵风廓线雷达信号处理方法

摘要

本发明涉及一种基于非负ICA的相控阵风廓线雷达信号处理方法，包括如下步骤：1)采集相控阵风廓线雷达回波信号，形成观测信号；2)对观测信号进行信号预处理操作，得到信噪比较高的信号；3)利用非负ICA方法对预处理的信号进行分离，得到分离后的源信号；4)对分离后的源信号进行后续处理。其有益效果为：所述方法能够提取相控阵风廓线雷达接收信号的各成分，尤其对组网的雷达信号的同频干扰、噪声调频干扰、工频干扰及杂波等有较好的抑制，在消杂去噪过程中不妨碍有用信号。

主权项

1.一种基于非负ICA的相控阵风廓线雷达信号处理方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采集相控阵风廓线雷达回波信号，形成观测信号；2)对观测信号进行信号预处理操作；3)利用非负ICA方法对预处理的信号进行分离，得到分离后的源信号；4)对分离后的源信号进行后续杂波抑制和去噪处理。所述非负ICA方法具体为：i.设X信号源由n个源信号组成，按照ICA算法计算白化信号Z；所述ICA算法通过设置一个N×N维反混合阵W＝(w_ij)，使得X(t)经过W变换后得到N维输出列向量Y(t)，有Y＝WX＝WAS                 (4)令S＝R×S₀，其中S₀为正交阵，其分量间没有相关性，则Y＝WZ＝WVAX＝WVARS₀        (5)其中，Z和VAR为正交阵，Z是由S₀经过白化旋转得到的矩阵，通过S到Z的正交变换矩阵，得到关键变换矩阵P。Z'＝PZ＝PVAS               (6)通过Y＝WZ'计算正交阵W，从S变换到Y的矩阵WPVA也是一个正交阵,求得W后使得变换阵U=WPVA，从而分离出源信号S，由源信号S提取得到相控阵风廓线雷达的径向速度、速度谱宽、数据有关的信号成分；ii.由于源信号非负，Z值分布在900±100范围内，但不等于900，Z满足超平面方程其中t为预设常数，t的大小应使该超平面与Z中的数据点所形成的多面体的截面为n多边形，计算所述多面体中各数据点与该截面的距离，设定一阈值0.9，使得数据点到该截面的距离小于阈值所对应最大距离，最后构成交平面的点集Q；iii.根据式（7）计算Q的重心q，其中m为数据点的个数； iv.计算Q中各点到q的距离,选出距离最大的点l₁,然后计算得到Q中到l₁距离最大的点l₂，再计算得到Q中到l₁距离和到l₂距离之和最大的点l₃……依此类推得到Q中到点l₁,l₂,....l_n-11距离之和最大的点l，构成函数L。v.函数L中各点对应新坐标轴上的坐标，结合式(6)Z＇＝PZ＝PVAS，由正交变换阵Z'运算得到关键转换矩阵P。.vi.根据Y=WPZ′等式分离出源信号。