[發明專利]一種風廓線雷達信號處理方法

有效

• 申請號: 201110173250.1
• 申請日: 2011-06-25
• 公開（公告）號: CN102323574A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 任迎新;賈曉星;張哲
• 申請（專利權）人: 中國航天科工集團第二研究院二十三所
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01S13/95
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 岳潔菱

1.一種風廓線雷達信號處理方法，其特征在于具體步驟為：

第一步??搭建風廓線雷達信號處理系統

風廓線雷達信號處理系統包括：工業控制計算機（1）、數字中頻接收機板（2）、系統控制模塊（3）和信號處理模塊（4），其中工業控制計算機（1）包括：PCI總線（5）、共享內存（6）和以太網卡（7）；

數字中頻接收機板（2）與工業控制計算機（1）PCI總線（5）連接，數字中頻接收機板（2）與風廓線雷達系統中的模擬接收機（8）連接；工業控制計算機（1）與數據終端機（9）以太網卡（7）連接；系統控制模塊（3）與工業控制計算機（1）PCI總線（5）連接，信號處理模塊（4）與工業控制計算機（1）PCI總線（5）連接；工業控制計算機（1）為系統的運行平臺，數字中頻接收機板（2）用于采集雷達回波信號，系統控制模塊（3）用于控制和調度系統的工作流程，信號處理模塊（4）用于對回波采樣信號進行信號處理；系統控制模塊（3）和信號處理模塊（4）保存在工業控制計算機（1）上，系統運行時加載到共享內存（6）中；

第二步??數字中頻接收機板（2）采集雷達回波信號

系統控制模塊（3）首先進行數字中頻接收機板（2）的初始化和參數加載，然后啟動工作時序，數字中頻接收機板（2）按照加載參數中設置的采樣率、抽取因子、濾波系數，直接對雷達回波的中頻信號進行A/D變換和采集，將采集的時域數據先存入數字中頻接收機板（2）內的FIFO緩存中，通過DMA中斷方式傳輸到工業控制計算機（1）內存中，由系統控制模塊（3）接收，再保存到工業控制計算機（1）的共享內存（6）中；系統控制模塊（3）邊接收時域數據邊進行計數，當計數值達到預設的數值N時，N＝FFT點數×時域積累數×譜平均數，停止信號采集的工作時序，系統控制模塊（3）完成信號接收，然后對預設的時域數據保存標志作判斷，如果標志為1，則保存到工業控制計算機（1）的硬盤上；

第三步??信號處理模塊（4）進行信號處理

系統控制模塊（3）與信號處理模塊（4）使用共享內存（6）交換接收到的時域數據，系統控制模塊（3）調用信號處理模塊（4），向信號處理模塊（4）傳送信號處理參數和共享內存地址，由信號處理模塊（4）利用信號處理參數對共享內存中的時域數據進行時域積累、脈沖壓縮、去直流、加窗、FFT變換、譜平均的一系列信號處理過程，處理完畢后將生成的譜數據保存到共享內存中，向系統控制模塊返回處理完畢的標志信息，系統控制模塊（3）接收處理后生成的譜數據，并對預設的譜數據保存標志作判斷，如果標志為1則保存到工業控制計算機（1）的硬盤上；?

第四步??系統控制模塊（3）進行譜數據的處理、顯示和傳送

系統控制模塊（3）對信號處理模塊（4）生成的譜數據進行譜矩、信號功率和信噪比參數的計算，在本地顯示器顯示譜數據圖形和處理的信息，用于對風場回波信號進行監測和評估，同時通過以太網卡將譜數據傳送給數據終端機（9），作進一步的風譜信號識別、提取處理；

譜數據的處理過程如下：

信號功率譜的零階矩為：

????????????????????????????????????（1）

式中：m₀為信號功率譜的零階矩，?為第i點功率值，求和范圍為信號譜帶寬；

信號功率譜的一階矩為：

?????????????????????????????????（2）

信號功率譜的二階矩為：

???????????????????????????????（3）

式中：m₁為信號功率譜的一階矩，m₂為信號功率譜的二階矩，?為第i點速度值，求和范圍為信號譜帶寬；

信號功率估計值為：

??????????????????????????????????（4）

速度譜寬估計值為：?

????????????????????????????（5）

信噪比為：

??????????????????????（6）

式中：?為噪聲功率，求和范圍為信號譜所占的頻率范圍，單位：dB；

經過上述處理，得到所處理高度層上的風場回波信號功率和信噪比估計值；

至此，實現了風廓線雷達信號處理。