[发明专利]一种海杂波抑制及目标检测方法

权利要求书

1.一种海杂波抑制及目标检测方法，该方法基于自适应可调Q因子小波变换，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立对海雷达海面回波目标检测模型为：

y＝x_t+x_c

y表示海面回波信号，x_t表示目标回波，x_c表示海杂波；

S2、对可调Q因子小波变换的冗余度参数r进行约束，以及对其品质因子Q，分解层数J进行自适应搜索计算，获得分别匹配目标和海杂波振荡特性的可调Q因子小波变换最优三元参数组合，具体方法为：

根据目标和海杂波的振荡特性差异，定义海杂波对应低振荡特性，目标对应高振荡特性对于，选取低振荡特性可调Q因子小波变换的冗余度参数r_L和高振荡特性可调Q因子小波变换的冗余度参数r_H，根据能量-香农熵比准则，获得低振荡特性和高振荡特性可调Q因子小波变换的品质因子Q，定义低振荡特性的品质因子为Q_{L_opt}，低振荡特性的品质因子为Q_{H_opt}；

根据品质因子Q_{L_opt}、Q_{H_opt}与冗余度r_L、r_H，获得分解层数的最大值J_{max_L}、J_{max_H}，根据中心频率比建立最优分解层数J_opt的模型为：

为分解层数为J时第J层的等效高通滤波器中心频率，f_s为输入信号的采样频率，β、α分别为高通、低通滤波器的尺度变换参数，η为CFR阈值，J_max为最大分解层数；

求解上述模型得到低振荡特性和高振荡特性的最优分解层数J_{opt_L}、J_{opt_H}；从而获得低振荡特性和高振荡特性的最优三元参数组合分别为(Q_{L_opt},r_L,J_{opt_L})、(Q_{H_opt},r_H,J_{opt_H})；

S3、对海面回波信号进行可调Q因子小波变换分解和形态分量分析，得到目标分量和海杂波分量的最优稀疏表示：

其中，TQWT_t和TQWT_c分别对应匹配目标和海杂波振荡特性的可调Q因子小波变换，TQWT_t^-1，分别为对应于TQWT_t和TQWT_c的逆变换，W_t和W_c分别为目标和海杂波做可调Q因子小波变换后的小波子带系数，1θ1，参数λ_t和λ_c分别为目标和海杂波的正则化参数，通过分裂增广拉格朗日算法求解即可得到对应于x_t和x_c的稀疏小波系数集W_t和W_c；

S4、根据目标所对应的小波系数集W_t各小波子带占总能量的比重，根据设定的门限确定重构小波系数集进行重构，即可得到目标的重构信号，从而将目标和海杂波分离，完成海杂波抑制及目标检测。

2.根据权利要求1所述的一种海杂波抑制及目标检测方法，其特征在于，步骤S2中根据能量-香农熵比准则，获得低振荡特性和高振荡特性可调Q因子小波变换的品质因子Q的具体方法为：

S21、设定一维Q参数空间{Q|Q∈(Q_min:△Q:Q_max)}，在该参数空间中，通过迭代计算寻找最优可调Q因子小波变换的Q参数，其中Q_min、Q_max为Q参数的搜索起始值和终止值，△Q为搜索步长；

S22、对于(Q_min,△Q,Q_max)之间的一系列可能的Q值，为根据参数r_L，通过公式

计算每一组(Q,r_L)参数所对应的最大分解层数J_max；其中，β，α分别为高通、低通滤波器的尺度变换参数，N为海面回波采样点数，其与Q,r的关系为：

β＝2/(Q-1),α＝1-β/r＝1-2/[(Q+1)r]

以三元参数组合(Q,r_L,J_max)分别计算能量-香农熵比R_Q(Q,r_L,J_max)值，从中选取R_Q(Q,r_L,J_max)最大值所对应的一组参数作为最优三元参数(Q_opt,r_L,J_max)，并以该组参数作为信号可调Q因子小波变换分解的参数：

能量-香农熵比R_Q(Q,r_L,J_max)定义如下：

其中，N_j为第j层小波系数的个数，W_i^j为第j层小波系数的第i个元素，为第j层小波系数W^j的能量；为第j层小波能量概率密度分布，并且满足概率归一化定律，即为第j层小波系数的香农熵，R^j(Q,r_L,J_max)为第j层小波系数的能量-香农熵比，对于一个固定的三元参数组合(Q,r_L,J_max)，其能量-香农熵比为(J_max+1)层小波系数的能量-香农熵比R^j(Q,r_L,J_max)的最大值：

S23、在所得的一系列能量-香农熵比R^j(Q,r_L,J_max)集合中，根据Q参数空间的搜索取值顺序，找出R^j(Q,r_L,J_max)最小值，并以此最小值作为低振荡特性集合和高振荡特性集合Q参数的分界点，在低振荡特性集合中找出R^j(Q,r_L,J_max)最大值所对应的Q值作为海杂波的可调Q因子小波变换最优品质因子参数Q_{L_opt}；在高振荡特性集合中找出R^j(Q,r_L,J_max)最大值所对应的Q值作为目标的可调Q因子小波变换最优品质因子参数Q_{H_opt}。