[發明專利]一種基于毫米波測云雷達的自適應頻域檢測方法

有效

• 申請號: 201711285557.4
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108089166B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 張鵬;王志銳;周亭亭
• 申請（專利權）人: 北京無線電測量研究所
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S7/41
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

本申請公開一種基于毫米波測云雷達的自適應頻域檢測方法，首先進行數據預處理和噪聲功率自適應估計；其次依據檢測噪聲門限對功率譜進行逐頻點檢測，并對保護窗外的噪聲點進行抑制；再次完成功率譜譜矩計算，并進行SNR估計和檢測，得到檢測后的邏輯矩陣；最后，對中值濾波后的檢測結果進行評估，完成檢測門限的自適應修正迭代。本申請所記載的技術方案減小了噪聲對計算的影響，計算簡便，實現簡便，利于在實際工程中移植，可以應用于毫米波測云雷達等氣象探測設備中。

技術領域

本發明涉及雷達技術領域，特別涉及一種基于毫米波測云雷達的自適應頻域檢測方法。

背景技術

檢測是指確認雷達測量值是否存在目標，即測量值僅為干擾，或者測量值為干擾與目標回波之和。檢測的本質是對樣本空間進行劃分，完成氣象目標檢測是毫米波測云雷達的一項重要數據處理功能。檢測時針對的樣本數據信噪比越大，檢測效果越明顯。毫米波測云雷達整個信號處理過程中，能夠提升信噪比的步驟包括相干積累、周期圖法功率譜估計和非相干積累。因此非相干積累后的距離-多普勒數據是信號處理過程中信噪比最大的樣本數據，本文闡述的檢測方法主要針對該階段數據進行處理。

檢測中的關鍵步驟包括噪聲電平功率估計和檢測門限確定。其主要估計方法包括固定噪聲功率法、遠區距離庫法、客觀噪聲電平法、最大速度區法以及分段噪聲電平計算方法。固定噪聲功率法在早期的天氣雷達中通過設定一個固定值或譜峰下的某固定值(Battan,1964；Donaldson,1967；Sekhon et al,1971；Donaldson et al,1972),但由于雷達接收到的功率譜并不是固定不變的，在不同天氣背景下差異較大，該方法效果并不理想，而且不同設備間噪聲功率各不相同，因此該方法局限性較大。

風廓線雷達和天氣雷達中常采用遠距離庫法，在垂直探測時認為雷達的遠距離庫沒有氣象信號，功率譜中僅僅包含噪聲信號，因此，把遠距離庫的噪聲平均值作為一根徑向上所有的噪聲電平(王莎等，2012)。毫米波雷達功率譜噪聲在不同高度的其分布亦，即使在相同距離單元，不同時間或者溫度濕度環境條件稍有變化噪聲功率也有所差別。

1974年，Hildebrand和Sekhon基于高斯白噪聲特點，提出了客觀噪聲電平計算法，該方法主要建立在兩個假設上一是噪聲幅度在頻帶范圍內滿足均勻分布，二是噪聲幅度的概率分布滿足高斯分布，因此該方法具有一定的局限性，而且計算復雜，計算量較大實時性差。

在風廓線雷達功率譜研究中，Monique提出一種分段的噪聲電平計算方法，該方法多用于風廓線雷達的功率譜處理中，在毫米波雷達中應用需要配合后續質量控制，否則檢測后雜波點過多。另外，劉黎平等在國產的行波管毫米波雷達中，將功率譜大速度大值區的功率作為噪聲電平，提出了最大速度法，但該方法估計的噪聲電平波動較大，影響了探測性能，在速度模糊的情況下容易產生誤判。

有鑒于此，提出一種基于毫米波測云雷達的自適應頻域檢測方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于毫米波測云雷達的自適應頻域檢測方法。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案，包括：

S1.對數據進行預處理和噪聲功率自適應估計；

S2.依據檢測噪聲門限對功率譜進行逐頻點檢測，并對保護窗外的噪聲點進行抑制；

S3.再次完成功率譜譜矩計算進行SNR估計和檢測，對得到檢測后的邏輯矩陣中值濾波；

S4.對中值濾波后的檢測結果進行評估，完成檢測門限的自適應修正迭代。

進一步地，S1所述對數據進行預處理包括:

對功率譜數據進行轉化，所述功率譜數據為對數值P_dB(f_k)，單位為dB，得到所測功率的線性值P(f_k)；