[发明专利]基于二维Duffing振子的海杂波微弱信号检测方法

说明书

本发明公开了一种基于二维Duffing振子的海杂波微弱信号检测方法，结合量子遗传算法和随机共振算法，增强海杂波信号有用目标信号，得到最优检测结果的方法，采用改进的遗传算法优化Duffing混沌振子，以输出信噪比为评价函数，以信噪比增益为判断指标，对系数联合编码智能获取最佳系统参数，根据所得参数对IPIX雷达实测海杂波数据进行自适应随机共振处理，在不损坏有用信号的同时，高效检测目标信号，本发明抗噪能力强，大幅度提高了系统输出信噪比，不但克服传统随机共振手动设置参数或单参数寻优检测效果不佳的缺陷，而且扩大了Duffing混沌振子随机共振在混沌领域检测小目标信号的应用范围，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及海杂波数据处理技术领域，具体涉及一种基于二维Duffing振子的海杂波微弱信号检测方法。

背景技术

混沌是由确定系统产生的不可预测性、类似随机性的运动，它是有界、非周期、但不收敛的过程。海杂波是指雷达照射海面的回波信号，具有混沌特性，实验表明，海杂波受海浪、海风、潮汐等环境影响，具有类似噪声的特性，雷达在检测海面上空或接近海面上空的目标时，必须克服海面本身回波的干扰，即微弱目标信号淹没在强海杂波中，海杂波大量尖峰还会造成严重虚警，因此，海杂波背景中的微弱信号检测一直是信号处理领域的难点之一。

在传统小目标检测处理方法中，海杂波经常被当作背景噪声而滤除，不仅计算复杂，而且，容易损害其内部的有用信号，不可避免地导致检测性能的下降，如何在海杂波背景中进行微弱信号检测，达到从背景噪声中提取微弱信号的目的，是当前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统的海杂波背景下微弱目标信号检测算法计算复杂，预测精度低，滤除杂波信号的同时也破坏了有用信号的问题。本发明的基于二维Duffing振子的海杂波微弱信号检测方法，结合量子遗传算法优化Duffing混沌振子和随机共振算法利用海杂波信号增强有用目标信号，得到最优检测结果的方法，抗噪能力强，大幅度提高了系统输出信噪比，扩大了Duffing随机共振在混沌领域检测小目标信号的应用范围，具有良好的应用前景。

为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于二维Duffing振子的海杂波微弱信号检测方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤(A)，QGA初始化，随机生成个体为n的种群种群中染色体所有基因都被初始化为即染色体的全部可能状态等概率叠加；设置Duffing振子的参数范围；t为进化代数，初始化进化代数计数器t＝1，并设置最大进化代数T；

其中，为第t代第j个染色体，如公式(1)所示，

其中，m为染色体基因个数，g为编码每个基因量子比特数；和β分别为|0＞和|1＞的概率幅，且满足归一化条件β_mg、φ_mg表示分别为第m个染色体基因编码基因量子比特数为g的|0＞、|1＞状态的概率幅；

Duffing振子的参数a,b,k范围设置分别为：a∈[0.001,3.5]，b∈[0.001,3.5]，k∈[0.001,2.5]，a、b是Duffing振子的双稳态结构参数，k是阻尼比，寻优精度为0.001；QGA初始化参数设置为：种群数量G＝50，最大迭代步数T_max＝50，维度d＝3；

步骤(B)，对初始种群中个体进行测量，由种群Q(t₀)量子坍塌获得一组状态其中，为第t代种群中第j个个体的测量值，测量过程为随机产生一个0到1之间的数，若小于概率幅的平方，则测量结果为0，反之为1；的表现形式为长度是m的二进制串；