[发明专利]一种自适应海杂波信号去噪方法

权利要求书

1.一种自适应海杂波信号去噪方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)对含噪海杂波信号x(n)进行CEEMDAN，得到m+1个IMF分量{imf₁(n),imf₂(n),...,imf_m(n),imf_m+1(n)}，其中，imf₁(n)为x(n)经CEEMDAN分解得到的第一阶IMF分量，imf₂(n)为x(n)经CEEMDAN分解得到的第二阶IMF分量，imf_m(n)为x(n)经CEEMDAN分解得到的第m阶IMF分量，imf_m+1(n)为x(n)经CEEMDAN分解得到的第m+1阶IMF分量；

2)计算原信号x(n)与分解所得各IMF分量{imf₁(n),imf₂(n),...,imf_m(n),imf_m+1(n)}之间的互相关系数，并在这些互相关系数中寻找第一个局部极小值所对应的IMF分量imf_k(n)，即为有用信号与噪声的分界，即临界模态分量，k＜m+1；

3)利用ICA对识别出前k个含噪分量{imf₁(n),imf₂(n),...,imf_k(n)}进行去噪，则第i个含噪分量去噪后的信号记为imf_i^d(n)，i＝1,2,....,k，重构去噪后的IMF分量和剩余分量，得到消噪后的信号x^d(n)，则有：

其中：imf_i(n)为x(n)经CEEMDAN分解后所得的第i个IMF分量；

4)对消噪重构后的信号x^d(n)再次进行CEEMDAN分解，并根据步骤2)确定出互相关系数中一个局部极小值所在的层数l；

5)判断k是否等于l，如果不相等，则将l赋值给k，并跳转到步骤3)继续向下执行；否则重构各IMF模态分量，输出最终消噪后的海杂波信号。

2.根据权利要求1所述的一种自适应海杂波信号去噪方法，其特征在于，所述步骤1)的具体过程如下：

Step 1产生N个与原海杂波信号x(n)等长的高斯白噪声序列，并对这N个白噪声进行EMD分解，取每个噪声分解后的第一阶IMF分量作为新噪声加入到x(n)中，则有：

x_j(n)＝x(n)+β₀E₁[w_j(n)]                      (2)

其中，x_j(n)为第j次加入噪声后的信号，w_j(n)为产生的第j个白噪声序列，E₁[w_j(n)]为对w_j(n)进行EMD分解后得到的第一阶IMF模态分量，β₀为常数，j＝1,2,3......N；

Step 2找出x_j(n)的所有极值点，利用三次样条插值函数分别拟合由极值点构成的上下两条包络线，并计算上下包络线的平均值，记为M[x_j(n)]；对这N组包络线均值做平均处理，得到第一阶残差分量r₁(n)，则有：

Step 3计算第一阶IMF分量c₁(n)，则有：

c₁(n)＝x(n)-r₁(n)                          (4)

Step 4将r₁(n)作为原始信号，分别向其中加入N个白噪声分解后的第二阶IMF分量，重复Step 2、3求得原信号的第二阶IMF分量c₂(n)，则有：

其中：β₁为常数，E₂[w_j(n)]为对w_j(n)进行EMD分解后得到的第二阶IMF模态分量，M[]为包络线平均值算子；

Step 5重复Step 2-4分别求得第3、4......m阶的残差分量r_m(n)，则有：

其中：r_m-1(n)为第m-1阶残差分量，β_m-1为为常数，E_m[w_j(n)]为对w_j(n)进行EMD分解后得到的第m阶IMF模态分量，

Step 6根据残差分量r_m(n)进一步求出第m阶IMF分量c_m(n)，则有：

c_m(n)＝r_m-1(n)-r_m(n)                    (7)

Step 7最终得到m+1个IMF分量{c₁(n),c₂(n),......,c_m(n),r_m(n)}，记为{imf₁(n),imf₂(n),...,imf_m(n),imf_m+1(n)}。