时间:2013-10-31 14:37 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:童姗 张冰 朱志宇 点击次数:
(6)若收敛,停止迭代,输出矢量[wi(k),]否则令[k=k+1],返回第(4)步。
(7)令[i=i+1],若[i≤n],则返回第(3)步,否则结束。
1.3小波阈值法去噪
小波阈值法去噪是小波变换运用的研究热点之一,其主要理论依据是:带噪信号经过小波变换后,在小波域中有用信号的能量主要集中在少数低频大分量中,具有较大的小波系数,而噪声的能量却分布在大多数高频小分量中,其小波系数的绝对值较小。可以通过设置门限阈值等形式,对小波分解后的带噪信号的小波系数进行处理,去掉高频小分量部分的小波系数,然后将处理后的小波系数进行小波重构,从而达到去噪的目的[7]。
小波阈值去噪的过程分为以下3个步骤[7]:
(1)小波分解。选择合适的小波基并确定其分解层数,对含噪信号进行小波分解。
(2)阈值去噪。对分解后的小波高频系数选择一个阈值进行处理。
(3)小波重构。降噪后的小波系数经小波反变换、重构,得到去噪后的原始雷达信号。
小波阈值法去噪最关键的是阈值函数的选择,目前常用的阈值方法有硬阈值和软阈值两种,本文选取软阈值。其数学表达式为:
[wλ=sign(w)(w-λ),w≥λ0,w<λ](7)
式中:[λ]是阈值门限;[w]是小波系数的大小;[wλ]是阈值处理后的小波系数。
2算法构思
为了克服单一ICA算法在噪声干扰情况下分选信号效果差的缺陷,本文提出一种结合FastICA算法和两次小波去噪的改进算法。在该算法中,首先利用小波阈值法对含噪混叠雷达信号进行消噪,得到尽可能没有噪声干扰的完全雷达信号。然后对去噪后的雷达信号经FastICA分离,得到独立的信号分量,由于ICA问题中存在幅值和顺序不确定性,其中幅值的不确定性使信号的能量变化较大,因此需要对幅值进行调整[12]。本文用矢量归一的方法对FastICA分离后的信号[yi]进行幅值调整,即:
[yi=yiyi](8)
值得注意的是,信号分离前的小波去噪不能太彻底,否则将会由于小波的滤波作用滤除有用信号的一些信息,从而FastICA分离出来的雷达信号会失真,信号识别率降低。这样由于第一步去噪不彻底,FastICA分离信号中会有一些明显的残留噪声存在。针对这种情况,需要对分离信号做再消噪处理,本文对归一化的分离信号再次使用小波阈值法去噪,最终得到更加清晰的雷达信号。
整个算法构思如图2所示。
3仿真与分析
为了验证综合分选算法的有效性,仿真时本文选择软阈值处理方法,阈值规则采取SURE无偏估计,取Symlets系列的"sym8"作为实验中的最优小波基。为了得到更合适的阈值大小,在每个分解层都重新估计噪声,以调整阈值,另外,由于两次小波去噪的目的不同,其各自的分解层次也不同。此外,实验中采样频率为100MHz,脉宽为6.5μs,信号一为常规调频信号,信号二为线性调频信号,信号三为二相编码信号(13位巴克码),信号四为非线性调频信号,加性噪声为高斯白噪声。信号混合矩阵为:
[A=-0.05671.32680.5287-0.37501.4012-0.7304-0.75440.1628-0.1125-0.2471-1.08130.23371.84911.90720.29850.3543]
为验证算法的有效性,对上述四路信号在SNR为0dB,5dB,10dB,20dB的情况下分别用FastICA算法、两次小波去噪改进算法进行分选实验,并进行对比分析。本文仅以SNR为5dB时得到的仿真结果为例,仿真结果如图3~图6所示。
源信号和带噪混合信号的仿真图分别如图3和图4所示。
直接用FastICA算法对带噪混合雷达信号进行分选得到的仿真结果如图5所示。从图5中可以看出,在高斯噪声情况下FastICA算法可以分选出混合雷达信号中的独立信号,这说明FastICA算法对高斯白噪声有一定的抑制能力和较好的稳定性。但是由于FastICA对噪声的敏感性,图5中几组信号脉内特征几乎无法识别,分选效果较差。
用两次小波去噪的改进算法对含噪混叠雷达信号进行分选,得到仿真结果如图6所示。
相关内容
联系方式
随机阅读
热门排行