一种基于最小均方误差准则的穿墙雷达耦合信号抑制方法技术

本发明专利技术提出了一种基于最小均方误差准则的穿墙雷达耦合信号抑制方法，首先将当前时域回波信号进行8倍插值；其次基于插值后的当前时域回波信号的最大值，与参考时域回波信号的最大值作比较，得到幅度补偿因子，实现时变耦合信号的幅度补偿；然后对参考信号与当前时域回波信号作均方误差运算，搜索出均方误差运算结果中最小值的位置作为时延值，对当前时变耦合信号进行时延补偿；最后采用自适应背景相消法，实现对幅度和时延补偿后的耦合信号的抑制。通过对时变耦合信号幅度和时延的补偿，消除了系统抖动对耦合信号稳定性的影响，结合自适应背景相消，进而成功地解决了常规背景相消方法抑制时变耦合信号时耦合信号残留较大的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于穿墙雷达探测领域，涉及一种可用于穿墙雷达探测的耦合抑制方法。
技术介绍
在穿墙雷达中，收发天线之间存在着强烈的耦合信号，且持续时间较长，对应作用距离常常大于1.5m，严重影响近距离目标探测。因此穿墙雷达在探测近距离目标时必须去除耦合信号的干扰。然而，在实际雷达中，信号发射的系统抖动不可避免，抖动时间往往在10ps～150ps范围内。系统抖动的存在，使耦合信号的幅度和时延不能保持稳定，从而导致耦合信号抑制不彻底，引起严重虚警。目前常见的耦合信号抑制方法有：平均抵消法、运动目标指示(Moving Target Indication，MTI)法、运动目标检测(Moving Target Detection，MTD)法、主元分析法、横向滤波自适应抵消法、距离门法等。采用平均抵消法、MTI法、MTD法进行耦合处理的代表文献有：[1]Nag S,Fluhler H,Barnes M.Preliminary interferometric images of moving targets obtained using a time-modulated ultra-wide band through-wall penetration radar[C].Proceedings of the IEEE Radar Conference.2001:64-69.[2]Nag S,Barnes M A,Payment T,et al.An Ultrawideband through-wall radar for detecting the motion of people in real time[C].Proceedings of SPIE on Radar Sensor Technology and Data Visualization.2002,4744:48-57.[3]Nag S,Barnes M.A moving target detection filter for an ultra-wideband radar[C].Proceedings of the 2003IEEE Radar Conference.2003:147-153.由于实际耦合信号的时延和幅度并不能保持稳定，经上述方法处理后，仍然存在较强的耦合信号残留。采用主元分析法进行耦合抑制处理的代表文献有：李文杰，魏修成，刘洋，等.SVD滤波法在直达波和折射波衰减处理中的应用[J].石油勘探与开发.2004,31(5):71-73.该方法利用耦合信号和目标信号在投影空间上的差异实现耦合抑制，实现较为复杂，不利于实时处理。采用横向滤波自适应抵消法进行耦合抑制处理的代表文献有：[1]高守传，黄春琳，粟毅.基于Rl.S横向滤波自适应抵消法的直达波抑制[J].信号处理.2004,20(6):566-571.[2]李昂，蒋延生，张安学，等.自适应对消在去除探地雷达信号直达波的应用[J].电波科学学报.2004,19(2):223-227.该方法在完成耦合抑制过程的同时亦进行了杂波抑制过程，但此种方法没有考虑目标类型的影响，往往会带来信噪比损失。采用距离门法进行耦合抑制处理的代表文献有：[1]Nag S,Fluhler H,Barnes M.Preliminary interferometric images of moving targets obtained using a time-modulated ultra-wide band through-wall penetration radar[C].Proceedings of the IEEE Radar Conference.2001:64-69.[2]Attiya A M,Bayram A,Safaai-jazi A,et al.UWB applications for through-wall detection[J].IEEE.2004:3079-3082.该方法将距离门的耦合信号直接去除或者置零，当耦合距离内含有目标时，目标回波被一起滤除，从而限制了雷达系统的探测距离。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种基于最小均方误差准则的穿墙雷达耦合信号抑制方法，其改善SCR，降低穿墙雷达在探测近距离目标时耦合残留造成的虚警。本专利技术的技术方案是：一种基于最小均方误差准则的穿墙雷达耦合信号抑制方法，包括以下步骤：S1.对当前回波信号进行时域8倍插值；S2.计算之前所有历史回波信号的均值，作为参考信号，利用参考信号幅度最大值对经步骤S1时域8倍插值后的当前时域回波信号进行幅度校正，实现时变耦合信号的幅度补偿；S3.利用参考信号与经步骤S2幅度补偿后的当前时域回波信号作均方误差运算，依据最小均方误差准则，完成时变耦合信号的时延补偿；S4.采用自适应背景相消，抑制经幅度和时延补偿后的耦合信号。在本专利技术的S1中，由于实际系统受限于采样带宽，无法采样到系统抖动，因此对当前回波信号进行时域8倍插值，近似出系统抖动。设雷达记录了M个脉冲，每个脉冲有N个距离单元，第m个脉冲在第n个距离单元的回波信号数据为x(m,n)，8倍插值后的当前时域回波信号为xI(m,n)。在本专利技术的S2中，计算前m-1个历史回波信号数据均值作为第m个脉冲的参考信号，用r(m,n)表示，对n进行搜索，计算参考信号和经时域8倍插值后的当前时域回波信号xI(m,n)(以下简称为时域回波信号xI(m,n))的最大值，并对当前时域回波信号进行幅度补偿，得到幅度补偿后的时域回波信号为(以下简称为时域回波信号)，其计算包括以下步骤：S2.1参考信号为：其中，i为脉冲数，n为距离单元数，参考信号的最大值为：MAXref(m)＝max{r(m,n),n＝1,2,...,N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于最小均方误差准则的穿墙雷达耦合信号抑制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.对当前回波信号进行时域8倍插值；S2.计算之前所有历史回波信号的均值，作为参考信号，利用参考信号幅度最大值对经步骤S1时域8倍插值后的当前时域回波信号进行幅度校正，实现时变耦合信号的幅度补偿；S3.利用参考信号与经步骤S2幅度补偿后的当前时域回波信号作均方误差运算，依据最小均方误差准则，完成时变耦合信号的时延补偿；S4.采用自适应背景相消，抑制经幅度和时延补偿后的耦合信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于最小均方误差准则的穿墙雷达耦合信号抑制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.对当前回波信号进行时域8倍插值；S2.计算之前所有历史回波信号的均值，作为参考信号，利用参考信号幅度最大值对经步骤S1时域8倍插值后的当前时域回波信号进行幅度校正，实现时变耦合信号的幅度补偿；S3.利用参考信号与经步骤S2幅度补偿后的当前时域回波信号作均方误差运算，依据最小均方误差准则，完成时变耦合信号的时延补偿；S4.采用自适应背景相消，抑制经幅度和时延补偿后的耦合信号。2.根据权利要求1所述的基于最小均方误差准则的穿墙雷达耦合信号抑...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱国富，贺峰，
申请(专利权)人：长沙太一电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43