[发明专利]一种基于变分模态分解雷达辐射源特征提取及其分类方法

权利要求书

1.一种基于变分模态分解雷达辐射源特征提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，侦察接收机实时接收雷达的高频脉冲信号，对所述高频脉冲信号进行预处理，得预处理信号s(t)；

步骤2，利用数字信道化处理生成预处理信号s(t)的脉冲描述字参数，并提取脉冲描述字参数中的到达角度θ_AOA和脉冲宽度τ_PW，备用；

步骤3，对所述预处理信号s(t)进行镜像延拓，并对镜像延拓后的预处理信号进行傅里叶变换，得傅里叶变换后的频谱f(ω)，保留傅里叶变换后的频谱的正半轴，得正半轴雷达信号频谱

步骤4，对所述正半轴雷达信号频谱进行变分模态分解，得雷达信号第k个模态的中心频率ω_k。

2.根据权利要求1所述的基于变分模态分解雷达辐射源特征提取方法，其特征在于，步骤1中，所述预处理为：将所述高频脉冲信号通过低通滤波器变为中频脉冲信号，再由多级中频放大器对所述中频脉冲信号进行放大和匹配滤波，得放大后的中频信号；对所述放大后的中频信号进行A/D采样，得预处理信号s(t)。

3.根据权利要求1所述的基于变分模态分解雷达辐射源特征提取方法，其特征在于，傅里叶变换后的频谱f(ω)的公式如下：

其中，j为虚数，ω为雷达信号的频率，t为信号时域。

4.根据权利要求1所述的基于变分模态分解雷达辐射源特征提取方法，其特征在于，步骤4中，变分模态分解包含以下子步骤：

子步骤4.1，变分模态分解的本征模态函数如下：

u_k＝A_kcos(φ_k)；ω_k＝φ′；

其中，u_k表示一个幅值为A_k、频率为ω_k的谐波信号，A_k表示u_k的瞬时幅值，ω_k为u_k的瞬时频率；

子步骤4.2，设置变分模态分解的参数惩罚因子α，分解层数K、噪声容忍度ζ、迭代次数N和终止条件ε；

子步骤4.3，n表示第n次迭代，k表示第k个模态，设置迭代次数n＝1和模态数k＝1，令初始化第一个模态第二个模态第一个模态中心频率第二个模态中心频率初始化拉格朗日乘法算子

(a)按照以下公式更新第一个模态：

其中，为第一个模态第一次迭代后的模态，为正半轴雷达信号频谱，α为惩罚因子，ω为雷达信号的频率，h是中间变量，用于剔除当前模态的其他模态求和；

(b)按照以下公式更新第一个模态的中心频率：

其中，为第一个模态第一次迭代的中心频率；

子步骤4.4，令k增加1，得k＝2，更新第二个模态及其中心频率，公式如下：

其中，为第二个模态第一次迭代后的模态，为第二个模态第一次迭代的中心频率；

子步骤4.5，依次类推，令k-1增加1，得第k个模态及其中心频率，公式如下：

其中，为第k个模态第一次迭代后的模态，ω_k²为第k个模态第一次迭代的中心频率；

直到k达到预设最大值分解层数K时，得第K个模态第一次迭代后的模态以及第K个模态第一次迭代的中心频率ω_K²；

子步骤4.6，按照下式更新拉格朗日算子：

其中，为第一次迭代后更新的拉格朗日算子，ζ为噪声容忍度；

子步骤4.7，令迭代次数n增加1，得到n＝2，重复子步骤4.3-4.6，得到第k个模态第二次迭代后的模态及其中心频率，具体如下：

其中，为第k个模态第二次迭代后的模态，ω_k³为第k个模态第二次迭代的中心频率；

子步骤4.8，依次类推，令n-1增加1，得第k个模态第n次迭代后的拉格朗日算子、模态及其中心频率，具体如下：

其中，为第n次迭代后更新的拉格朗日算子，为第k个模态第n次迭代后的模态；ω_kⁿ⁺¹为第k个模态第n次迭代后的中心频率，即为雷达信号第k个模态的中心频率ω_k；

子步骤4.9，若迭代次数n依次增加1，判断迭代次数n是否达到最大值N，或者误差是否小于设置的终止条件ε；

若迭代次数n达到最大值N，或者误差小于设置的终止条件ε，则迭代停止；否则，继续执行子步骤4.3-4.8。