多普勒天氣雷達(dá)地物雜波時(shí)域和頻域抑制研究.pdf

1、多普勒天氣雷達(dá)的基數(shù)據(jù)經(jīng)常會(huì)被地物雜波所污染，這對(duì)基數(shù)據(jù)估計(jì)（R、V、W）的準(zhǔn)確性影響很大。由于多普勒天氣雷達(dá)的全部產(chǎn)品和算法是建立在基數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的，如果地物雜波沒有被有效抑制，既會(huì)影響基本產(chǎn)品，又會(huì)影響導(dǎo)出產(chǎn)品。因此，抑制地物雜波是所有多普勒天氣雷達(dá)獲取高質(zhì)量數(shù)據(jù)產(chǎn)品的必要步驟。 本文首先介紹了地物雜波抑制的研究背景與研究意義，分析了多普勒天氣雷達(dá)地物雜波及天氣回波信號(hào)的特征，仿真了多普勒天氣雷達(dá)回波信號(hào)（包含地物、天氣及地物

2、與天氣同時(shí)存在情況），并將仿真信號(hào)應(yīng)用于時(shí)域與頻域地物雜波抑制的研究中。 然后，本文探討了時(shí)域?yàn)V波。給出了時(shí)域?yàn)V波的基本原理以及通常采用的IIR橢圓地物雜波濾波器的設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)研究了回歸濾波器這一時(shí)域?yàn)V波算法。從正交多項(xiàng)式的擬合出發(fā)，給出了回歸濾波器抑制地物雜波的基本原理及其濾波實(shí)現(xiàn)過程。通過對(duì)回歸濾波器的計(jì)算復(fù)雜度的研究，尋找使回歸濾波器計(jì)算量最小的正交多項(xiàng)式。分析了回歸濾波器頻率響應(yīng)特性，比較了回歸濾波器與IIR橢圓地物雜

3、波濾波器的計(jì)算復(fù)雜度。利用仿真的雷達(dá)信號(hào)，分析了回歸濾波器的地物雜波抑制性能。回歸濾波器實(shí)際上是一高通濾波器，它在濾掉低頻地物雜波的同時(shí)，對(duì)落在濾波器阻帶內(nèi)的天氣回波信號(hào)同樣會(huì)造成衰減。在天氣回波信號(hào)譜寬固定的情況下，通過改變天氣回波信號(hào)的平均多普勒頻率，分析了回歸濾波器對(duì)它的衰減情況。在基于一組實(shí)際采集的雷達(dá)信號(hào)的基礎(chǔ)上，給出了回歸濾波器的地物雜波抑制比隨著濾波器階數(shù)的變化情況。 接著，本文探討了頻域?yàn)V波。給出了頻域?yàn)V波的基本

4、原理，重點(diǎn)研究了自適應(yīng)高斯頻域?yàn)V波器這一頻域?yàn)V波算法。介紹了自適應(yīng)高斯頻域?yàn)V波器的特點(diǎn)及其抑制地物雜波的應(yīng)用前提?；诜抡娴亩嗥绽仗鞖饫走_(dá)信號(hào)，描述了自適應(yīng)高斯頻域?yàn)V波器的濾波過程。針對(duì)實(shí)際采集的雷達(dá)回波信號(hào)，分析了自適應(yīng)高斯頻域?yàn)V波器的地物雜波抑制性能。 最后，本文對(duì)地物雜波時(shí)域與頻域的抑制性能進(jìn)行了分析與比較。在三種濾波算法中，自適應(yīng)高斯頻域?yàn)V波器的地物雜波抑制性能最高，回歸濾波器的地物雜波抑制性能次之，IIR橢圓濾波器的地