[發明專利]海雜波背景下基于MBMC的低空風切變風速估計方法

有效

• 申請號: 202010118674.7
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111239742B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 李海;呼延澤;劉志鑫
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

1.一種海雜波背景下基于MBMC的低空風切變風速估計方法，其特征在于：所述的海雜波背景下基于MBMC的低空風切變風速估計方法包括按順序進行的下列步驟：

1)讀取飛機飛行的狀態參數和機載氣象雷達工作參數在內的先驗信息；

2)利用上述先驗信息對機載氣象雷達回波信號進行載機速度補償與距離依賴性矯正，并估計出待測距離單元的協方差矩陣；

3)構造MBMC空時降維自適應處理器，對上述估計得到的雜波協方差矩陣進行降維自適應處理；

4)求解MBMC空時降維自適應處理器的最優自適應權矢量，由此實現海雜波抑制和低空風切變信號匹配；

5)基于上述最優自適應權矢量構造代價函數，并通過搜索代價函數的最大值來估計出待測距離單元的風速；

6)重復步驟2)-5)，依次處理機載氣象雷達工作范圍內所有距離單元的機載氣象雷達回波信號，得到風速隨距離的變化曲線；

在步驟3)中，構造MBMC空時降維自適應處理器，對上述估計得到的雜波協方差矩陣進行降維自適應處理的方法是：首先通過Bulter波束形成器形成多個波束，其次選擇主波束與多個相鄰空域波束，聯合時域三次滑窗數據，再級聯多普勒濾波器，構造得到降維聯合空時變換矩陣，最后進行空時聯合的自適應處理。

2.根據權利要求1所述的海雜波背景下基于MBMC的低空風切變風速估計方法，其特征在于：在步驟1)中，所述的飛機飛行的狀態參數和機載氣象雷達工作參數包括飛行高度H、飛機速度V、相鄰陣元間距d、機載氣象雷達波長λ、脈沖重復頻率f_r、海面散射單元相對于飛機的俯仰角和方位角θ、低空風切變信號的俯仰角和水平方位角θ₀。

3.根據權利要求1所述的海雜波背景下基于MBMC的低空風切變風速估計方法，其特征在于：在步驟2)中，所述的利用上述先驗信息對機載氣象雷達回波信號進行載機速度補償與距離依賴性矯正，并估計出待測距離單元的協方差矩陣的方法是:首先利用飛機速度、機載氣象雷達波長、脈沖重復頻率進行載機速度補償，然后利用空時插值方法矯正前視陣海雜波的距離依賴性，最后利用輔助距離單元數據估計得到待測距離單元的雜波協方差矩陣。

4.根據權利要求1所述的海雜波背景下基于MBMC的低空風切變風速估計方法，其特征在于：在步驟4)中，所述的求解MBMC空時降維自適應處理器的最優自適應權矢量，由此實現海雜波抑制和低空風切變信號匹配的方法是：首先根據線性約束最小方差準則求解得到MBMC空時降維自適應處理器的最優自適應權矢量，然后利用最優自適應權矢量對機載氣象雷達回波信號進行濾波，由此實現海雜波抑制與低空風切變信號匹配。

5.根據權利要求1所述的海雜波背景下基于MBMC的低空風切變風速估計方法，其特征在于：在步驟5)中，所述的基于上述最優自適應權矢量構造代價函數，并通過搜索代價函數的最大值來估計出待測距離單元的風速的方法是：首先依次迭代代表各個多普勒通道的歸一化多普勒頻率，得到不同歸一化多普勒頻率下的風切變信號匹配輸出，然后進行輸出功率比較，得到最大信號輸出功率所對應的歸一化多普勒頻率值，最后通過得到的歸一化多普勒頻率值，經計算即可得到待測距離單元的風速估計值。