本發(fā)明提出一種基于深度學(xué)習(xí)的雜波抑制方法，屬于雷達信號處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

雷達要探測到的目標(biāo)，通常是運動著的目標(biāo)。但是在目標(biāo)周圍經(jīng)常存在著各種背景，如地物、云雨、海浪以及敵人釋放的金屬箔條干擾等。背景可能是完全不動的，也可以是運動的，這些背景產(chǎn)生的回波被稱為雜波或無源干擾。雜波和運動目標(biāo)在雷達顯示器上同時顯示時，會使目標(biāo)的觀察變得很困難。如果目標(biāo)處在雜波背景內(nèi)，弱的目標(biāo)淹沒在強雜波中，使目標(biāo)發(fā)現(xiàn)十分困難。即使目標(biāo)不在雜波背景內(nèi)，要在成片的雜波中很快的分辨出目標(biāo)回波也是不容易的。如果雷達終端采用自動檢測和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，則由于出現(xiàn)大量的雜波，給系統(tǒng)的處理帶來很大的難度。

目前，雷達雜波抑制的常用方法是mti，mti系統(tǒng)通常包括兩個最基本的部分：1)完成多普勒信息提取的相參處理。2)完成目標(biāo)區(qū)分的對消處理。在對消處理中在雜波區(qū)選擇濾波器來抑制雜波從而得到有用的信號。為了實現(xiàn)正常處理和對消相參處理的自動選擇，需建立一個能夠反映雜波有/無的雜波圖。而雜波圖的建立需長時間采集多組雷達回波信號數(shù)據(jù)，通過分析和累積后形成對長期雜波特性的統(tǒng)計結(jié)果，得到所需的雜波圖。

在專利“一種改進的雜波圖生成方法”(專利號cn104360320a)中，許建峰、張沉、翟海濤等提出一種改進的雜波圖生成方法，能夠根據(jù)現(xiàn)場雷達回波的實際狀況而對雜波圖的局部進行雜波圖檢測門限的控制。既能滿足對慢速以及停航目標(biāo)的檢測和跟蹤，又能解決具有慢速目標(biāo)特性的雜波被當(dāng)做慢速目標(biāo)保留下來，從而引起虛警概率增加的問題。該方法能夠較好的建立起能夠根據(jù)環(huán)境變化改變局部雜波圖的優(yōu)點，使雜波圖具有較好的穩(wěn)定性和靈敏性，但是其實現(xiàn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對慢速小目標(biāo)的檢測效果較差，實現(xiàn)成本較高。

本文提出的一種基于深度學(xué)習(xí)的雜波抑制方法，通過深度學(xué)習(xí)模塊中的稀疏自動編碼器提取出雷達回波信號的特征，并使用svm支持向量機對其分類，得到雜波信號和非雜波信號。實時雷達回波信號通過深度學(xué)習(xí)模塊將雜波信號識別出來后，再與其進行比較，最終得到所需的目標(biāo)信號。在深度學(xué)習(xí)模塊建立的過程中，由于特征的提取是建立在大量的雷達回波信號基礎(chǔ)之上的，因此特征的提取具有普遍性。故能夠準(zhǔn)確高效的識別出雜波信號。該方法相比于以往的使用雜波圖抑制雜波的方法，對雜波的消除具有更高的準(zhǔn)確度，更低的成本，并且具有更好的實時性、通用性和簡捷性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種一種基于深度學(xué)習(xí)的雜波抑制方法，相比與利用動態(tài)雜波圖實現(xiàn)雜波抑制，本發(fā)明提出的方法具有實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單，雜波抑制效果更好，實現(xiàn)成本低的優(yōu)勢，具有很高的實時性、通用性和簡捷性。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種基于深度學(xué)習(xí)的雜波抑制方法，主要由雷達數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊和深度學(xué)習(xí)模塊組成，而深度學(xué)習(xí)模塊主要由稀疏自動編碼器(sparse-auto-encoder)和svm支持向量機組成。雷達回波數(shù)據(jù)首先經(jīng)過預(yù)處理模塊經(jīng)過初步的處理之后得到雷達回波信號。雷達回波信號在稀疏編碼器中經(jīng)過自下而上的無監(jiān)督學(xué)習(xí)和自上而下的有監(jiān)督微調(diào)后得到參數(shù)穩(wěn)定的稀疏編碼器，并提取雷達回波信號的特征。在數(shù)據(jù)訓(xùn)練完成后，svm支持向量機對已提取的特征進行分類，分為雜波信號和非雜波信號，從而完成深度學(xué)習(xí)模塊的訓(xùn)練。待深度學(xué)習(xí)模塊訓(xùn)練完成后，實時采集的雷達回波信號首先通過訓(xùn)練完成的深度學(xué)習(xí)模塊將雜波信號識別出來，然后再與其進行比較，實現(xiàn)雜波對消，最終得到所需的目標(biāo)信號。

本發(fā)明相比于以往的使用雜波圖抑制雜波的方法，對雜波的抑制具有更好的效果，更低的成本，并且具有更好的實時性、通用性和簡捷性。

附圖說明

圖1一種基于深度學(xué)習(xí)的雜波抑制方法總體實現(xiàn)流程圖

圖2稀疏自動編碼器總體模型圖

圖3稀疏自動編碼器原理圖

圖4未消除雜波時的目標(biāo)實測圖

圖5雜波抑制后的目標(biāo)實測圖

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明確，以下參照附圖對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供一種基于深度學(xué)習(xí)的雜波抑制方法，如圖1所示。雷達回波信號在雷達信號預(yù)處理模塊中，將雷達回波信號變換到頻域，然后乘以rom中預(yù)存的匹配濾波所需的匹配函數(shù)，再經(jīng)ifft變換到時域得到壓縮結(jié)果，從而獲得包含多種雜波信號的雷達回波數(shù)據(jù)，用于訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)模塊中的稀疏自動編碼器(如圖2所示)。訓(xùn)練稀疏編碼器時，首先通過自下而上的無監(jiān)督度學(xué)習(xí)大體確定每一層的權(quán)重與偏置w和偏置b，然后通過自上而下的有監(jiān)督學(xué)習(xí)對權(quán)重和偏置進行微調(diào)。由圖3所示的稀疏自動編碼器的第l層、第l+1層的第i單元為例說明稀疏編碼器的具體算法流程：假設(shè)敵l層的輸出為其中s(l)表示第l層的單元數(shù)目，則可得到第l+1第i單元的輸入為：

上式中為從第l層的第j個單元到第l+1層的第i單元的權(quán)重和偏置量。然后由激活函數(shù)f(·)得到第l+1層第i單元的輸出為：

并通過自上而下的有監(jiān)督微調(diào)得到第l層第j單元的代價函數(shù)：

上式中，β為稀疏值懲罰項的權(quán)重；ρ為稀疏值；為第l層的第i單元的激活值；為第l層的第i單元所有輸入的加權(quán)和。

然后通過微調(diào)權(quán)重、偏置量。由此對稀疏自動編碼器進行逐層訓(xùn)練，最終確定稀疏編碼器的權(quán)重、偏置量，并逐層提取出雷達回波信號的特征。然后在svm支持向量機中對提取出來的特征進行分類，最終得到兩類信號：雜波信號和非雜波信號。

在深度學(xué)習(xí)模塊訓(xùn)練完成后，實時讀入雷達回波信號，其在終端界面顯示如圖4所示，由圖4可知雜波信號基本將目標(biāo)信號覆蓋。雷達回波信號經(jīng)過預(yù)處理模塊處理后，輸入到深度學(xué)習(xí)模塊中，識別出雜波信號，然后再與雷達回波信號進行比較、對消，最終得到所需的目標(biāo)信號，其在終端界面顯示如圖5所示，可見大多數(shù)雜波已被抑制。因此本發(fā)明提出的方法具有實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單，雜波抑制效果更好，實現(xiàn)成本低的優(yōu)勢，具有很高的實時性、通用性和簡捷性。