基于小波变换的雷达信号地杂波滤除

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21 0 2年 2月
计 算 机 工 程 与 设 计
COM P UTE ENGI R NEE NG RI AND DES GN I
Fe . 0 2 b 2 1
Vo . 3 No 2 13 .
第 3 3卷
第 2期
基于小波伟 ,程 浩 ,刘 国庆
20 0 6年 ,孟 昭 林 、王 红 艳 _ 利 用 生 成 正 确 的 地 物 杂 波 滤 波 l 3 ]
间位置 、强弱 分布 、多普勒 速度 和谱 宽 ,但其 同样 也 能测 到非降水 目标 物。当非 气象 目标物 被处 理进 雷达基 数据 时 就造成 了杂波 污染 。如 果把 非气象 目标 物 的杂波 误认 为 降
进行验证 ,实验结果衷 明,该算法能够有效地抑制杂波信 号。 关键词 :周期延拓 ;小波重构 ;二次规划 ;地杂波 ;有效集
中 图 法 分 类 号 : N9 1 7 文 献 标 识 号 :A 文 章 编 号 :10 —0 4 ( 0 2 20 9 5 T 1. 2 0 07 2 2 1 )0 7 30
传统 的重构算法在滤波过程 中运用 到大量 的卷 积运算 , 卷积运 算不但运算量 大 ,而且 表示 繁琐 ,因此本文 在 Ma l —
lt a 算法 的基础上给 出了一种相对 简化 的运用 线性组 合 的方
式进行小 波重构算法并详细 的给出了它的推导过程 。
设输入 的一维信号 f ( )经 过一 层小波 分解后 得 到长
杂波识别及其过 滤算 法 。贺军 涛_ 利用 速度 上 的差别 区分 5 ] 运动 目标的和杂波 ,这一差 别反 映在 回波 中是它 们具有 的
下 ,来 自雷达站邻 近地 区地物 目标 的散 射 回波 。异 常传播
收 稿 日期 :2 1—32 ;修订 日期 :2 1-53 0 10 —0 0 10 —0
合 、雷达信号处理 。E- i h n h o jte u c mal e g a @nu. d .n :c

74 ・ 9
计 算机 工程 与设 计
2 1 拄 o2
不 同多普勒频移 ,故在 时域 互相 混叠 的 目标 信号 和杂 波可
以通 过 频 域 处 理 来 区 分 ,从 而 达 到 杂 波 抑 制 的 目的 。
了一种基 于小渡 变换 的雷达 信号地杂波滤除算 法。使 用地 杂波区域提取 算法提取 出杂波 点聚集 的多个 区域 ,运 用 d 6小波 b 对各杂波 区域进行 小波分解 ,在 周期拓展模式 下详 细地推 导 了一种新的基 于 Mal 算法的小波重构 算法 ,并依此将 地杂波 lt a
滤除的 问题转换 为一 个二 次规 划求极小值的 问题 ,运 用有效 集理论 解决 了该优化 问题 。运 用实测的 多普 勒雷达反射 率数据
Ree t no r u dcu trb sdo v lt rn fr jci f o n lte a e n wa ee a so m o g t
SHA O e W i ,CHENG a ,LI Gu — i g H o U o q n
(. C l g f lcrnc a dIfr t nE gn eig Naj gUnvri f cn l y Naj g2 0 0 , hn ; 1 ol eo eto i n omai n ier , ni i s yo h oo , ni 1 0 9 C ia e E s n o n n e t Te g n
2 olg f c n e , nig Unv r i f e h oo y Na j g 2 0 0 ,C ia .C l eo i c s Na j i s yo c n lg , ni 1 0 9 h n ) e S e n e t T n
Ab ta t s r c :Th x s e c s o r u d cu t ra d n ie i o lx e v r n e th v n a v r ee f c n t e o s r a i n a c r c e e it n e fg o n l te n o s c mp e n io m n a ea d e s fe to h b e v t c u a y n o
0 引 言
多普 勒雷达利用气 象 目标物对 电磁 波 的散射 测定 其空
杂 波 ( P杂波 )的产生与大气折射很有关 系 ,通常 出现 在 A 逆温或 湿度 随高度增加而迅速减少的气象条件下 。 对 于雷达数据 中的地 物杂 波 ,现有 的方法 是直 接去 除 这一部 分 ,但 这样做 的不足 是 由于地杂 波 的位置 和大小 都 在不 断的变 化 ,这 种 滤 波 方 法 会 有 比较 大 的信 号 损 失 。
c mp s d h n tep o l o jcig r u dcu tr s r n frdit ek n e nmu v le o q a r t rg a o o e ,te r be f e t o n lse a s e os e igt i m a r u d ai p o rmmig h m r e n g it e n h mi u f a c n
基金项 目:江苏省 自然科学基金项 目 ( I2 1 5 9 B( 0 0 9 ) 作者简介 :邵伟 (9 6一 ,男 ,江苏南京人 ,硕士研究生 ,研究方向为信号处理 、数据 融合 ;+通讯作 者:程浩 (9 6~ ,男 ,山东莱 阳 18 ) 17 )
人 ,硕士 ,讲师 ,研究方 向为 图像处理 、雷达信号处理 ;刘 国庆 (9 6 ) 1 6 一 ,男 ,安徽无 为人 , 士 ,教授 ,研究方 向为图像处理 、数 据融 博
水 回波 ,雷达 对于 降水 的估测 就会 明显偏 高 ,对 多普 勒速 度 的估测也会产 生较 大偏 差 ,因此 杂波 的去 除 问题 一 直是
控 制图等具 体实 用 的方 法 提高 雷达 产 品数 据质 量 。唐 瑾 、
吴小培 [通 过从 频域 滤 除地杂 波 的谱 分量 ,利用 幅度反 卷 4
o p lrrd r f Do pe a a.Tos let i p o lm,a lo i m a drjcin o r u d cu trb s do v ltta som sp ee — ov hs r be nag rt n me ee t fg o n lte a e n wa ee rn fr i r sn h o
td Th lo i m is xr cssv r l e in ih t ecu trp it r ah rd,t o ergo swi b v lti d — e. eag rt h f te ta t e e a go si whc h lte on sa eg t ee r r n h s e in t d 6 wa ee s e h
厂) ( 一∑f mh[一( 一1 + 1) n 2 ) ( R m ]
(. 南京 工业 大 学 电子 与信 息工程 学院 ,江 苏 南京 2 00 ; 1 10 9
2 南京 工业 大 学 理 学 院 ,江 苏 南 京 2 0 0 ) . 1 0 9
摘 要 :由于 大量 的地物 杂波以及噪 声的存在严重影响 了多普勒 雷达在复 杂环 境下的观 测精度 ,为 了解决这 个问题 ,提 出
积和幅度谱校正重 建谱分 量 。2 0 年 ,何 彩芬 等 设计 出 07

雷达 气象专家研究 的重点之一[ 。 1 ]
杂波的产 生 主要 有 普 通 地 物 杂 波 和 异 常 传 播 杂波 两 种 l 。普 通地 物杂波 ( _ 2 ] NP杂波 )是指 在正常大气传 播条件
种近似模拟人眼模糊 识别 的稳 定安 全 的多维线 性近似 的
度都为 N 的低 频系数 c ()和 高频系 数 d ( ,h ( 1 7 2 l ) R ) 和 g ( R )分别 为系数 重构时所 用到 的低通 、高通滤 波器 , 设其长度 L为偶数 。
由 Mal 算 法 的 重 构 公 式 lt a
术 的来计算 纹理 函数 ,以对 减轻 降水 区域边 界处 的边 缘效 应 。Ng yn等[ 提 出 了一种 参数 时 域方 法 进行 气 象雷 达 ue 1 叩
p o l m ,a a tt i q a r t r g a r be tl s h s u d a i p o r mmi g p o l m ss l e ya t e s tme h d .Th e l ci i a as t r m p lr r — c n r b e i o v d b c i -e t o s v e r fe tvt d t e sf o Do p e a y d ra e t s i e a r e t id,t e r s lss o t a h l o i m a e s n b y r d c h l te os . f h e u t h w h tt e a g rt h c n r a o a l e u e t e cu t rn ie Ke r s p r d c e t n in;wa ee e o s r c i n;q a r tc p o r mmi g;c u t r c i e s t e h d y wo d : e i i x e so o v l tr c n t u to u d a i r g a n l t e ;a tv - e t o s m
点 的条件但 不属于 已经确 定的 k个杂 波 区域 中的任何 一 块
则新 建 第 k 1 杂 波 区域 ,并 令该 点为 新建 杂 波 区域 的 + 块
起始点 。
国外学 者在这 个领 域 的研 究 比较 多 ,近些 年有 Sg i iga
等[ 给 出了一种 高斯 模 型 自适 应处 理算 法 ,利用 递归 插值 6 ] 将反射率 和速度的偏差减少 到最小 。D x n io [ 等提 出了一个
杂波 平抑 和降水 回波 时间估计 。Hu br 等E] 用一 种模 b et l 利 1 糊逻辑算法来 区分 杂波 回声 和降水 回声 ,并 对杂 波 区域进
行滤波 ,有效 提高了气象 回波 的清晰度 。
本 文在 这些 算法 的基础 上 ,从 地杂 波的特 点 出发 提 出 了一种新 的基 于小 波变换 的雷 达信 号地杂 波 去除算 法 。该 算法在 提取 出多个杂 波点 聚集 区域之 后使用 d 6小波 对各 b 杂波 区域进行 小波分 解 ,接着推 导 了利用 Mal 算法 将二 lt a 维信号 的重 构简化为 对分解 系数 进行线 性组 合 的方法 并据
基 于变 量模 糊 组 合 的雷 达 回波 分类 方 案 抑 制 杂 波 。Znc ri
2 基 于线 性 组合模 式 的小 波重 构算 法
2 1 一 维 离 散 小 波 重构 .
等 l描述 了一种基于 双偏振 信号 的偏 振谱特 性 的 自适 应滤 _ 8 ]
波算法 ,并将算 法应用到 由 WS -8 R 8 D雷达所获得 的偏振时 间序列数据 ,识 别效果 与 由杂波 地 图所获得 的数 据进 行 了 对 比。Ri — a rz s利用 模糊 与 贝 叶斯 分类 器 对 双偏 c R mi 等l o e 振地 面天气 雷达杂 波信号 进行 分类 ,通过提 出一 种新 的技
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