[发明专利]基于弹道靶实验平台的等离子体尾迹散射信号的提取方法

说明书

本发明公开了一种基于弹道靶实验平台的等离子体尾迹散射信号的提取方法。本发明基于小波阈值降噪方法，通过带内噪声的抑制，提取尾迹散射信号，从而可以很好地克服滤波方法的劣势，得到较为纯净的尾迹散射信号。本发明首先对尾迹散射信号进行非抽取离散小波变换处理，并将得到的各阶细节系数在时域上分为多个部分，然后分别计算每个部分的部分和比LSR，再基于各部分的LSR将其分为两类：噪声和信号部分；然后分别对噪声和信号部分的细节系数的时域值设置降噪阈值，再基于降噪阈值进行降噪处理，得到各阶降噪后的细节系数的时域值；最后再进行非抽取离散小波逆变换处理，得到提取信号。所提取的信号波形完整且平滑，符合多普勒信号的形式。

技术领域

本发明属于信号提取处理技术领域，具体涉及尾迹散射信号的提取方法。

背景技术

当目标以超高速运动时(比如航天器再入地球大气)，会与空气产生剧烈的相互作用，从而在其尾部产生等离子体尾迹。为了在实验室环境下模拟这种运动，采用弹道靶平台进行实验。雷达是弹道靶实验中常用的测量设备。但是由于雷达发射功率有限，噪声性能较差，发射的超高速目标产生的尾迹散射很弱，使得尾迹的散射信号信噪比较低，不能正确反映其对电磁波的作用。

目前，现有的弹道靶实验中少有关于尾迹信号提取的工作。一般对实验信号的降噪方法是滤波。因为实验中测得的散射信号具有多普勒频移，通过测速仪等测试数据估算弹头及尾迹的速度可以确定各自的多普勒频率，从而在频域上使用带通滤波器获得对应的信号。采用这种方法可以滤除大部分的带外噪声，但是对于通带内的噪声没有抑制。对于超高速弹头来说，其散射较强，因此散射信号信噪比较高，滤波后其带内噪声对后续的处理影响较小。但是尾迹散射信号信噪比很低，带内噪声对信号的干扰较强，因此滤波方法不适用于尾迹散射信号的提取。

因此有必要提出一种能获取到较为纯净的尾迹散射信号的提取新方法。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，基于小波阈值降噪(waveletshrinkage)方法，提出一种适用于弹道靶实验环境的尾迹散射信号提取方法，通过带内噪声的抑制，提取尾迹散射信号，从而可以很好地克服滤波方法的劣势，得到较为纯净的尾迹散射信号。

本发明基于弹道靶实验平台的等离子体尾迹散射信号的提取方法，包括下列步骤：

步骤S1：基于预设的阶数J，对基于弹道靶实验平台获取的尾迹散射信号(即基于弹道靶实验平台进行弹道靶实验测试所得到的尾迹散射信号)作J阶UDWT，得到J阶细节系数序列和近似系数序列，其中每阶细节系数序列的长度定义为N；

步骤S2：分别对每阶细节系数序列进行阈值降噪处理：

步骤S201：将每阶细节系数序列均分为K个部分(即均分为K个子序列)，每个子序列的长度定义为L；

步骤S202：根据公式计算每个子序列的部分和比LSR_j,k；其中，D_i,j表示第j阶第i个采样点的细节系数，k＝1,2,...,K；

并与预定的判定阈值T_r作比较，若第k个子序列的部分和比LSR_j,k大于或等于阈值T_r，则当前子序列为信号子序列；否则为噪声子序列；

步骤S203：计算每个细节系数的降噪阈值：若当前细节系数D_i,j属于噪声子序列，则对应的降噪阈值λ_i,j为细节系数D_i,j所在的子序列中的细节系数的绝对值中的最大者；若当前细节系数D_i,j属于信号子序列，则对应的降噪阈值λ_i,j为第j阶的所有噪声子序列中的细节系数的绝对值的中值；

即