基于Hankel-SVD的非平稳超声血流成像杂波抑制技术研究

有效抑制由血管或血管周围组织时变运动引起的非平稳杂波对于提高诊断超声彩色血流成像中血流动力学参数描述的准确性有着极其重要的意义。该文基于奇异值滤波技术提出一种改进的非平稳杂波自适应抑制方法。该方法逐次利用单个慢时多普勒回波采样矢量构建Hankel矩阵,然后根据奇异值分解后得到的正交Hankel主成份所代表的频域内容,动态选取高阶Hankel主成份重构多普勒血流信号,实现非平稳杂波的有效抑制。为验证算法的有效性,分别对多普勒回波仿真模型合成数据与利用彩色超声设备(Sonix RP)采集的颈动脉血流基带回波信号进行滤波处理,然后采用滞一自相关估计法计算血流平均速度与功率并进行成像。处理结果表明,相对于传统IIR滤波方法与多项式回归滤波技术,利用该文所提算法可对高强度、非平稳杂波进行充分抑制,提高血流估计精度,此外,该算法具有空间自适应性,无需人为设定阈值参数以估计杂波空间维数,与现有基于特征分解的自适应滤波方法相比,可以有效提高组织空间高强度时变运动时血流与组织的区分能力。     

基于高阶奇异值分解的天波雷达海杂波抑制算法

天波超视距雷达的监测范围非常广,实际中经常要求其在短相干积累时间(Coherent Integration Time,CIT)条件下检测舰船目标,然而短CIT导致多普勒分辨率降低,很难从强大海杂波中检测出舰船目标.针对上述问题,提出了基于高阶奇异值分解(Higher-Order Singular Value Decomposition,HOSVD)子空间估计的海杂波抑制算法.利用舰船目标所在距离单元的回波数据建立Hankel张量,然后采用HOSVD求解Hankel张量的海杂波子空间和目标子空间,应用正交投影方法将Hankel张量映射到目标子空间以抑制海杂波.仿真结果表明:该方法与现有子空间类海杂波抑制方法相比,提高了主旁瓣比和信干噪比.     

海杂波中目标分数域谱范数特征检测方法

对于海上机动目标,采用分数阶傅里叶变换(FRFT)可以很好地解决其回波多普勒谱能量扩散的问题,为了使机动目标回波能量做最佳化的相参积累,需要反复搜索变换阶数,然而由于海上目标机动状态的随机性和时变性,难以搜索得到最佳变换阶数。针对这一问题,该文利用矩阵理论中的奇异值分解实现各变换阶数条件下FRFT谱的特征提取,设计特征检测统计量,提出基于分数阶域奇异值的海杂波抑制与目标检测方法,在增加利用了机动目标在FRFT域形状信息的同时避免了最佳变换阶数搜索。在高斯白噪声仿真数据评估条件下,所提方法在信杂比为–2.5 dB时可以达到60%的检测概率;经过实测数据验证,方法可以在信杂比为4.7 dB的条件下,稳定完成目标检测,具有较好的检测性能,且易于工程化实现。     

基于奇异值分解的空域海杂波抑制算法

为实现对高频地波雷达(high frequency surface wave radar,HFSWR)一阶海杂波谱中目标的检测,提出了基于奇异值分解(singular value decomposition,SVD)的空域海杂波抑制算法(简称空域SVD算法).空域SVD算法是利用海杂波较强的相关性,将邻近距离单元作为参...     

基于实测海杂波特性分析

为使对海雷达更好地处理海杂波,本文在介绍了W eibull分布和K分布特点和参数估计方法的基础上,应用实测海杂波数据,比较了不同海况下分布模型参数计算算法的优劣性。针对不同的海态,可以采取相应的海杂波处理方法。     

浅析海杂波抑制方法

海杂波是影响对海雷达工作性能的一个重要因素。检测和跟踪目标之前抑制海杂波是非常必要的。通过对海杂波和舰船目标的幅度特征、谱特征以及相关特征的分析，针对强海杂波环境下，目标检测的典型问题，从雷达工作模式、雷达信号处理两个方面探讨了抑制海杂波的几种途径。     

天波雷达电离层污染校正与海杂波抑制

在天波超视距雷达（OTHR）中,舰船目标的多普勒频率与海杂波谱接近,电离层污染会导致海杂波频谱展宽,从而淹没邻近的舰船目标信号。考虑到电离层污染会导致OTHR回波信号的相位缓慢变化,提出了采用相位梯度法对回波信号进行电离层污染校正;利用污染校正后的海杂波可以近似为两个单频信号之和这一特点,提出了应用奇异值分解来实现对海杂波的抑制。仿真结果表明,文中算法可以有效地校正电离层污染,抑制海杂波,显著提高信杂比,从而有效解决强海杂波对舰船目标的遮蔽问题。与现有的HRR—SVD算法相比,文中算法可以适用于相干积累时间较长和电离层污染较大的情况,防止残留的海杂波形成虚警,提高了OTHR对海杂波附近舰船目标的检测能力。     

基于单快拍MUSIC与改进UTJDL的海杂波抑制算法

要实现船载高频地波雷达对海面目标的快速准确检测,必须对非均匀分布的海杂波进行有效抑制。为此,提出一种单快拍多重信号分类(MUSIC)与改进无迹变换局域联合处理(UTJDL)相结合的非均匀海杂波抑制算法。首先通过单快拍MUSIC算法,将阵列信号转换至角度多普勒域并进行局域联合处理(JDL),以有效降低运算量和提高目标分辨率。然后,利用改进的基于奇异值分解(SVD)的无迹变换(UT)对每个距离元的JDL数据进行预处理以获得更多的一致性数据并进行每个距离元的协方差矩阵估计。最后,根据不同距离单元与待检测距离单元的相关系数估计待测距离单元的协方差矩阵,并由此实现对海杂波的快速有效抑制。仿真实验结果表明,文中提出的算法可以有效提升信杂噪比,有利于目标的快速准确检测。     

一种海杂波纹理分量提取方法研究

针对不同海况、不同风向条件下海面起伏特性及变化规律,研究了海杂波采用复合高斯过程描述方法,提出了一种海杂波纹理分量的提取方法。利用该方法可以分析实测海杂波数据纹理分量的去相关时间,自适应搜索纹理分量的最佳相干长度,完成海杂波的纹理分量与散斑分量的分离。基于X波段雷达海杂波实测数据仿真分析了不同距离分辨率、不同极化组合条件下海杂波纹理分量的提取效果。仿真验证表明:该方法对分析研究海杂波统计特性,提高雷达信号检测性能具有较好的应用价值。     

一种改进的基于峰值信噪比-高阶奇异值分解的天波超视距雷达自适应海杂波抑制算法

天波超视距雷达(OTHR)舰船目标的检测性能受目标区海杂波的影响严重,准确且自适应的海杂波抑制效能对改善低可探测舰船目标的检测性能意义重大。该文针对基于高阶奇异值分解(HOSVD)的海杂波抑制算法非自适应机制的不足,通过引入峰值信噪比(PSNR),提出一种改进的基于PSNR-HOSVD的自适应算法。该算法仅利用第3等效模式展开矩阵的左奇异向量构造一个投影矩阵,相比于HOSVD算法,该文算法可有效降低计算复杂度,同时由于海杂波仅在第3等效模式展开矩阵的列空间中具有聚集特性,因此该文算法具有比HOSVD算法更好的海杂波抑制性能。实测数据处理结果表明,在电离层状态理想和非理想的情况下,该文PSNR-HOSVD自适应算法的性能均优于EVD自适应算法和HOSVD非自适应算法。     

Target Detection for Heterogeneous Cyclostationary Sea Clutter

This paper mainly deals with the problem of target detection under the heterogeneous background of cyclostationary sea clutter. Conventional approaches generally assume the ideal condition requiring the secondary data to be homogeneous with the primary data in order to exactly estimate the clutter covariance matrix and implement the adaptive filters. To the contrary, the realistic clutter environments appear heterogeneous, leading to the performance degradation of these traditional processors. For the sake of alleviating the effect of the heterogeneity, the non-homogeneous detectors, especially with knowledge-aided (KA) method based on the prior knowledge, are presented under the heterogeneous Gaussian condition. However, the experimental data manifest that the compound-Gaussian distribution is successfully applied in modeling the heterogeneous sea clutter, which also presents the cyclostationarity. Accordingly, when lacking prior information as used in the KA method, a new non-homogeneous detector based on mean value (M-NHD) is proposed against the heterogeneous sea clutter with cyclostationarity by operating solely on the primary data, in terms of the generalized likelihood ratio test (GLRT) criterion. The expressions of the probabilities of detection and false alarm are subsequently given. Since the detection performance depends on the steering vector, an adaptive non-homogeneous detector based on the steering vector (SV-NHD) is proposed subject to the design method for the optimal steering vector. Finally, the numerical results evaluate the performance of the two proposed detectors with Monte Carlo method under heterogeneity.     

一种基于能量选择的改进TQWT海杂波抑制算法

针对雷达对海探测中海杂波抑制问题,研究了基于能量选择的改进可调Q小波变换(TQWT)海杂波抑制算法。根据目标和海杂波振荡属性差异,通过TQWT将回波信号分解到不同子带的小波系数中,并利用基追踪去噪(BPD)对小波系数稀疏优化后进行目标重构。为更好的重构目标信号,文中基于子带能量最优分布准则,提出了能量选择法,提取目标能量占优层级的小波系数进行重构,实现目标与海杂波的有效分离。论文分析了雷达观测时间对算法性能的影响,为该方法的工程应用提供指导。通过在CSIR公开数据集上进行实验,结果验证了该算法的性能,改善了输出信杂比。     

基于回声状态网络的OTHR海杂波抑制方法

在短相干积累时间(CIT)情况下,天波超视距雷达(OTHR)中低速目标检测很困难:低速目标靠近强大的海杂波频谱;短CIT导致多普勒分辨率低,使目标信号与海杂波更难区分。传统方法一般利用海杂波与目标信号的时频特征不同来抑制海杂波,目标速度较高时这些方法很有效,然而在短CIT、低速目标情况下目标与海杂波信号的时频特征的区分度很小,使得传统方法难以有效抑制海杂波。针对上述问题,考虑到海杂波与目标信号具有不同的动力学特征,提出一种基于回声状态网络的天波雷达海杂波抑制方法。该方法首先用海杂波参考信号训练回声状态网络,使该神经网络"记住"海杂波的混沌动态特征;然后用前述训练好的网络重构和预测天波雷达回波中...     

一种基于二次监视雷达应答信号的海杂波抑制方法

二次雷达是对海上军、民航飞行目标进行监视的重要手段之一。由于应答信号受海杂波干扰,询问机在应答信号中提取航管代码时的误码降低了目标的正确识别概率,弱化了二次雷达对海上飞行目标的监视性能。如何对受海杂波影响的应答信号进行译码以获取正确的航管代码,一直是二次雷达海上监视技术领域亟待解决的难题。本文对应答信号受海杂波影响造成航管代码译码错误的原因进行了深入分析,提出了一种基于二次雷达应答信号海杂波抑制方法,并给出了具体的实现过程,通过工程实践中验证了该方法的有效性。     

基于多模型参数选择的雷达海杂波自适应抑制处理

海杂波的存在严重干扰了雷达对目标的检测识别能力,且由于海面环境的多变,在不同情况下,杂波服从不同的模型概率密度分布.本文在现有的海杂波模型基础上,对给定的仿真回波数据进行统计分析,估计多个海杂波模型的相应参数,选择适合的参数建立杂波模型,对其进行杂波对消的抑制处理.仿真实验表明该方法的有效性,对实际工程中的海杂波抑制研究有一定的价值和指导意义.     

一种船用雷达的海杂波抑制算法

海杂波是经雷达发射信号照射后从海洋表面反向散射的回波,它的存在严重干扰了雷达对海面目标的检测和定位跟踪性能。现有的海杂波抑制方法中,在对海杂波进行抑制的同时,也会对近处目标信号幅度造成衰减,甚至导致漏检的发生。本文从图像处理角度,提出了一种海杂波的抑制算法,包括如下几个步骤：初始化参数和数据、参数估计、海杂波的抑制和估...     

高掠海角下基于Radon变换的海杂波抑制方法

高掠海角情况下,目标完全淹没在杂波里面,这使得雷达难以对海面目标进行三维成像。该文提出一种基于Radon变换的适用于高掠海角情况下三维成像处理的海杂波抑制方法。利用ISAR技术得到回波二维像,差波束补偿之后,对其进行Radon变换,再利用该文提出的结合边缘检测技术的搜索算法得到的参数,完成目标与海杂波分离处理。三维成像仿真结果表明该方法对克服海杂波影响是有效的。     

一种舰载雷达海杂波抑制方法

舰载雷达在探测海面目标时由于强海杂波环境的影响,降低了雷达对海面目标的检测和定位跟踪性能。为了有效抑制海杂波、凸显有用目标,文中对海杂波的概率密度分布、时间相关性和频率相关性等特性进行了分析,并提出了雷达系统设计、自适应CFAR、扫描圈间积累和频率捷变等几种抑制海杂波的方法。实录雷达数据处理结果表明,文中的方法能显著提高舰载雷达的海面目标检测能力。