[发明专利]一种基于自动反相校正和峰度值比较的探地雷达回波信号去噪算法

摘要

本发明公开了一种基于自动反相校正和峰度值比较的探地雷达回波信号去噪算法，包括以下步骤：将探地雷达原始回波信号与相同长度的零均值白噪声信号进行随机拟合，得到两道信号；运用独立成分分析算法对这两道信号进行分离处理，输出峰度值较大的信号记为x′(m)，峰度值较小的信号记为n′(m)；对x′(m)进行自动反相校正，再运用完全总体经验模态算法对反相校正后的信号进行分解得到P个信号分量，计算各信号分量的峰度值；再计算信号n′(m)的峰度值作为阈值；最后将峰度值大于阈值的所有信号分量累加，作为原始回波信号x(m)去噪后的信号。本方法提高了计算效率和去噪效果。

主权项

1.一种基于自动反相校正和峰度值比较的探地雷达回波信号去噪算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：首先将探地雷达单道含噪原始回波信号x(m),m＝1,2,...,M与相同长度的零均值白噪声信号n(m),m＝1,2,...,M进行随机拟合，得到两道信号；然后运用独立成分分析算法对这两道信号进行分离处理，输出长度为M的峰度值不相等的两道信号；最后分别计算两道信号的峰度值，峰度值较大的信号记为x′(m),m＝1,2,...,M，峰度值较小的信号记为n′(m),m＝1,2,...,M；步骤2：判断x′(m)与x(m)是否反相；如果反相，则置相位判别因子α＝‑1，否则置α＝1；得到信号α·x′(m)；步骤3：首先运用完全总体经验模态算法对α·x′(m)进行分解，得到P个信号分量，记为y_p(m),p＝1,...,P；m＝1,...,M；然后计算各信号分量的峰度值，分别记为k_p,p＝1,...,P；再计算信号n′(m)的峰度值，记为k；最后以k作为阈值，将峰度值k_p大于k的所有信号分量累加，作为原始回波信号x(m)去噪后的信号，记为所述步骤1中，随机拟合的方法为：首先将x(m)和n(m)组合成2×M的矩阵，记为K，该矩阵的第一行为x(m)，第二行为n(m)，M表示x(m)的长度；然后生成一个2×2的矩阵记为L；最后将L左乘K，得到矩阵U，其第一行数据记为U₁，第二行数据记为U₂；U₁和U₂即为随机拟合得到的两道信号；所述步骤1和步骤3中，记某道信号为r(m),m＝1,2…,M，其峰度值计算公式如下：其中，代表r(m),m＝1,2…,M的均值；所述步骤2中，根据max(|x′(m)‑x(m)|)>max(|x(m)|),m＝0,...,M‑1是否成立，判断x′(m)与x(m)是否反相；如果成立，说明x′(m)与x(m)反相；否则说明x′(m)与x(m)不反相；式中，|·|表示对一维数组x′(m)‑x(m)中各元素取绝对值，max(|x(m)|)表示取一维数组|x(m)|中各元素的最大值。