[发明专利]一种基于正交解调盲源分离的宽带测振雷达信噪比改善方法

说明书

本发明公开一种基于正交解调盲源分离的宽带测振雷达信噪比改善方法。该方法的实施步骤为：步骤一、对宽带测振雷达回波信号进行正交解调，分别得到雷达的I路及Q路正交基带回波信号；步骤二、对I路和Q路的基带信号进行微分；步骤三、采用基于主成分分析法(ICA)，对I路和Q路的微分信号进行盲源分离，得到两个独立信号成分，分别对应振动微分信号与相位噪声微分信号；步骤四、对振动微分信号进行积分，还原振动微分信号。采用该方法可实现宽带测振雷达的振动信号高精度提取，具有计算简单，可简化系统实现复杂度的优点。

技术领域

本发明属于雷达测振技术领域，具体涉及一种基于正交解调盲源分离的宽带测振雷达信噪比改善方法。

背景技术

测振雷达是一种利用微波波段电磁波对振动目标照射，从回波中解调目标处振动信息的特种雷达。根据多普勒定理，当电磁波照射到振动目标时，目标会对雷达回波多普勒产生调制，只要解调出回波信号就可以获取目标的振动信息，从而达到振动测量的功能。测振雷达广泛应用于桥梁、建筑安全性监测、生命体征测量、公共安全及反恐维稳等领域。

测振雷达对目标振动信号测量精度主要取决于振动调制回波中振动信号与系统噪声之比。系统噪声包括雷达接收机热噪声和相位噪声。其中，测振雷达振动信号对相位噪声的信噪比会随信杂比下降而同步降低。实际测量环境通常面临强杂波情况，导致测振雷达信噪比恶化严重。因此，亟需有效技术手段改善信噪比。

传统测振雷达常采用自适应载波对消技术改善杂波环境下的信噪比，该技术需要在雷达接收端附加复杂的闭环对消电路，并且只能对单频系统有良好的信噪比改善效果，不适用于宽带雷达体制。部分宽带测振雷达采用圆周数字对消技术改善信噪比，但需要根据对消后输出振动信号性能来搜索圆周对消参数。计算量大，不适合实时处理，且工作性能不稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种基于正交解调盲源分离的宽带测振雷达信噪比改善方法，实现宽带测振雷达目标振动信号的高精度提取。

实现本发明的具体实施方案如下：

一种基于正交解调盲源分离的宽带测振雷达信噪比改善方法，步骤如下：

步骤一、对宽带测振雷达回波信号进行正交解调，分别得到雷达的I路及Q路正交基带回波信号；

步骤二、对I路和Q路的基带信号进行微分，在雷达相位噪声占主导的前提下，I路和Q路的微分信号与振动微分信号、相位噪声微分信号满足线性关系，该线性关系未知；

步骤三、采用基于主成分分析法(ICA)对I路和Q路的微分信号进行盲源分离，得到两个独立信号成分，分别对应振动微分信号与相位噪声微分信号；

步骤四、对振动微分信号进行积分，还原振动微分信号，基本剥离了原始结果中的雷达相位噪声。

有益效果：

(1)本发明针对宽带测振雷达实际测量环境下由杂波导致的振动信号对雷达相位噪声比例恶化的问题，提出一种基于信号处理的信噪比改善方法，能提升宽带测振雷达振动测量精度。

(2)本发明相比于针对同样目的的其他方法，不需要复杂的电路设计，或大计算量的参数搜索与反馈计算，信号处理复杂度低，容易实现信号处理的实时化。

附图说明

图1为基于正交解调盲源分离的宽带测振雷达信噪比改善方法流程图。

图2为实施例中目标场景一维像；

图3为实施例中目标上加载的振动信号；

图4为实施例中目标上加载的振动信号瞬时功率谱；

图5为实施例中未经信噪比增强处理直接提取目标回波相位得到的振动信号；