多普勒天氣雷達地物雜波時域和頻域抑制研究.pdf

1、多普勒天氣雷達的基數(shù)據(jù)經(jīng)常會被地物雜波所污染，這對基數(shù)據(jù)估計（R、V、W）的準確性影響很大。由于多普勒天氣雷達的全部產(chǎn)品和算法是建立在基數(shù)據(jù)基礎上的，如果地物雜波沒有被有效抑制，既會影響基本產(chǎn)品，又會影響導出產(chǎn)品。因此，抑制地物雜波是所有多普勒天氣雷達獲取高質(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地物雜波及天氣回波信號的特征，仿真了多普勒天氣雷達回波信號（包含地物、天氣及地物

2、與天氣同時存在情況），并將仿真信號應用于時域與頻域地物雜波抑制的研究中。 然后，本文探討了時域濾波。給出了時域濾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計方法。重點研究了回歸濾波器這一時域濾波算法。從正交多項式的擬合出發(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現(xiàn)過程。通過對回歸濾波器的計算復雜度的研究，尋找使回歸濾波器計算量最小的正交多項式。分析了回歸濾波器頻率響應特性，比較了回歸濾波器與IIR橢圓地物雜

3、波濾波器的計算復雜度。利用仿真的雷達信號，分析了回歸濾波器的地物雜波抑制性能?；貧w濾波器實際上是一高通濾波器，它在濾掉低頻地物雜波的同時，對落在濾波器阻帶內(nèi)的天氣回波信號同樣會造成衰減。在天氣回波信號譜寬固定的情況下，通過改變天氣回波信號的平均多普勒頻率，分析了回歸濾波器對它的衰減情況。在基于一組實際采集的雷達信號的基礎上，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，本文探討了頻域濾波。給出了頻域濾波的基本

4、原理，重點研究了自適應高斯頻域濾波器這一頻域濾波算法。介紹了自適應高斯頻域濾波器的特點及其抑制地物雜波的應用前提。基于仿真的多普勒天氣雷達信號，描述了自適應高斯頻域濾波器的濾波過程。針對實際采集的雷達回波信號，分析了自適應高斯頻域濾波器的地物雜波抑制性能。 最后，本文對地物雜波時域與頻域的抑制性能進行了分析與比較。在三種濾波算法中，自適應高斯頻域濾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