[發明專利]確定風廓線雷達噪聲功率的方法

有效

• 申請號: 201310164044.3
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN104122538B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 何平;吳蕾;魏艷強
• 申請（專利權）人: 何平;吳蕾;魏艷強
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01S13/95
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司11274
• 代理人: 申健

本申請要求于2013年4月24日提交中國專利局、申請號為201310145912.3、發明名稱為“確定雷達信號噪聲功率的方法及裝置”的中國專利申請的優先權，其全部內容通過引用結合在本申請中。

技術領域

本發明涉及無線電信號處理技術領域，特別涉及一種確定風廓線雷達噪聲功率的方法。

背景技術

風廓線雷達(Wind Profile Radar,英文縮寫為WPR)是獲取大氣運動速度、速度譜寬和回波強度信息的脈沖多普勒雷達。為了確定回波位置，需要將返回的信號分隔成與發射脈沖寬度相匹配的距離門。在一個探測方向上(稱為徑向)，一般劃分幾十個距離門。分別對每個距離門進行譜處理，生成功率譜，再從功率譜中提取氣象信息。

上述WPR生成功率譜的具體步驟如下：一、將相繼返回的信號進行積累；二、將N個上述相干積累后的數據通過傅里葉變換的方法得到功率譜估計；三、將M個上述功率譜進行平均，得到一個平均功率譜，通過對平均功率譜的譜矩計算，得到譜的0階矩(對應回波功率)、1階矩(對應徑向速度)、2階矩(對應速度譜寬)。上述步驟獲取的功率譜是氣象信號功率譜與噪聲信號功率譜的疊加，WPR獲取的功率譜可以表示成：s(ω)＝s_u(ω)+s_n(ω)，其中，s(ω)是接收機輸出信號功率譜，s_u(ω)表示氣象信號功率譜，s_n(ω)表示噪聲信號功率譜。噪聲信號主要是雷達本機噪聲，也包括大氣背景噪聲。此外，不影響確定噪聲功率的導出，我們將有色干擾信號也歸為氣象信號一類。WPR獲取的功率譜是氣象信號功率譜與噪聲信號功率譜的疊加，確定氣象信號回波功率的關鍵是在疊加的功率譜中，準確確定噪聲功率。

目前普遍采用的確定噪聲功率的方法有兩種。一種是將遠距離門的返回信號視為噪聲。具體做法是：在一個徑向上，用遠距離門的信號功率作為該徑向上各個距離門的噪聲功率。另外一種常用的方法是用功率譜兩端的譜線確定噪聲功率。

現有技術中至少存在如下問題：這兩種方法都過于主觀假定，造成較大的誤差。第一種方法中，假定遠距離門全部是噪聲信號，氣象信號充分小到可以忽略不計。在晴空天氣，遠距離門一般全部是噪聲信號，上述假定合理。但是，在有天氣過程(特別是降水天氣過程)時，雷達返回信號會顯著加強，遠距離門中同樣含有不可忽略的氣象信號，這時再以遠距離門返回信號作為噪聲功率標準，就會給譜矩計算帶來較大誤差。另外，如果遠距離門中有較強的瞬時雜波干擾信號，也會給譜矩計算帶來誤差。第二種方法中，假定功率譜兩端無氣象信號，但是當目標運動速度比較大、接近奈奎斯特速度時，或有外界干擾時，這種方法也會造成很大誤差。

發明內容

提供一種確定風廓線雷達噪聲功率的方法，解決風廓線雷達信號的噪聲功率計算不準確的問題。

提供一種確定風廓線雷達噪聲功率的方法，包括：

根據實際獲取的每個距離門的功率譜確定各自距離門的噪聲功率；

計算某個距離門的噪聲功率是對該距離門功率譜的一個迭代計算過程；

迭代計算過程是逐漸降低功率譜中氣象信號功率譜線，直到所剩功率譜線全部是噪聲功率譜線的過程；

在迭代計算過程中，以一個能夠反映信號成分的檢驗因子作為客觀標準，通過檢驗因子的取值與檢驗因子閾值的比較，判別功率譜的信號成分；

檢驗因子閾值由雷達生成功率譜所用的窗函數和功率譜平均次數兩個參數計算得到；

檢驗因子由雷達實際獲取的功率譜、或由迭代計算過程對雷達實際獲取的功率譜進行調整后的功率譜，計算確定；

根據實際獲取的每個距離門的原始功率譜計算檢驗因子；根據所述檢驗因子的取值與所述檢驗因子閾值的比較，判別原始功率譜中是否含有氣象信號功率譜；判別結果有兩種可能情況；第一種可能情況，檢驗因子取值等于檢驗因子閾值，表明原始功率譜中無氣象信號功率譜，則原始功率譜即為噪聲功率譜，對噪聲功率譜求和得到噪聲功率；第二種可能情況，檢驗因子取值小于檢驗因子閾值，表明原始功率譜中有氣象信號功率譜，需要迭代計算確定噪聲功率譜；則根據原始功率譜的最大值和最小值，以黃金分割點預置噪聲功率密度門限，并進入迭代計算過程；

為了敘述方便，在以下對迭代計算過程的描述中，將所述原始功率譜簡稱為原譜，將所述預置噪聲功率密度門限簡稱為原門限；并且，將迭代過程返回的功率譜也簡稱為原譜，將迭代過程返回的預置噪聲功率密度門限簡稱為原門限；

迭代第一步：將所述原譜中幅度高于所述原門限的譜線降低至與所述原門限相等，得到新功率譜這里簡稱為調整譜；