气象雷达解距离速度模糊方法研究

论文摘要

多普勒气象雷达能够利用气象目标的回波信息探测雨、雪及冰雹等天气状况的位置和强度分布情况。气象目标的动态范围通常大于80dB,在强对流天气条件下的平均速度会超过30m／s,因此要求气象雷达具有较大的测距和测速范围,否则会出现距离和速度模糊现象。本课题针对某单位气象雷达的研制要求,需要对气象雷达解距离速度模糊的方法进行研究。本文首先对气象雷达的发展概况、气象目标探测的基本原理及距离速度模糊问题进行了简要介绍,并在此基础上对气象目标的时频特性、气象回波信号谱矩估计的时域和频域方法以及气象信号的模型和相关性进行了讨论。其次在重点参差重复频率解模糊方法的基础上给出了速度估计公式以及该公式的限制条件和修正方法。仿真结果表明,修正后的测速公式能够有效减小最大不模糊速度范围内的速度估计误差。随后在对相位编码解模糊方法进行讨论的基础上研究了一种相位编码序列和相应的频域处理方法,仿真结果表明该序列能够更好地从重叠回波中恢复出期望的气象回波。最后结合某项目的研制要求,讨论了使用批次处理法与参差脉冲重复频率法相结合解距离速度模糊的方法及两个重要参数(参差比和脉冲重复频率)的选择原则并对实际选取的参数进行了仿真。本课题的研究取得了良好的效果,为在引进的信号处理器上验证不同解模糊方法所适用的气象条件打下了良好的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 气象雷达发展概述
• 1.2 气象目标探测的基本原理
• 1.3 气象雷达方程
• 1.4 气象雷达解距离速度模糊问题研究背景
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 气象回波信号的特性
• 2.1 气象回波的时域特性
• 2.2 气象信号的频域特性
• 2.3 气象回波信号的谱矩估计
• 2.3.1 谱矩估计的频域方法
• 2.3.2 谱矩估计的时域方法
• 2.4 气象回波信号相关性讨论
• 2.5 气象信号的模型
• 第三章 参差重复频率解模糊方法
• 3.1 基本原理
• 3.2 解模糊方法分析
• 3.3 参差PRF测速公式讨论
• 3.4 小结
• 第四章 相位编码解模糊方法
• 4.1 引言
• 4.2 随机相位法
• 4.3 相位编码法
• 4.4 小结
• 第五章 解模糊方法应用
• 5.1 项目背景与指标要求
• 5.2 解模糊方法讨论
• 5.3 应用仿真
• 5.4 小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果