一種雷達(dá)回波動態(tài)估算噪聲的方法和氣象雷達(dá)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雷達(dá)回波動態(tài)估算噪聲的方法和氣象雷 達(dá)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在氣象雷達(dá)信號處理中，需要將氣象雷達(dá)系統(tǒng)的系統(tǒng)噪聲從雷達(dá)回波信號中去 除，W保障氣象預(yù)測的準(zhǔn)確度。
[0003] 氣象雷達(dá)系統(tǒng)一般有兩種掃描模式，即平面位置掃描和體掃。平面位置掃描是指： 雷達(dá)固定仰角，進(jìn)行一次360度掃描。體掃是指；一組從低到高的不同仰角的平面位置掃 描。
[0004] 目前，通常采用W下方法采集氣象雷達(dá)系統(tǒng)的系統(tǒng)噪聲，采集方法包括：在系統(tǒng)相 鄰體掃中間，于天線仰角比較高的位置（如19. 5度），控制系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)不發(fā)射信號，此時 采集系統(tǒng)內(nèi)的信號，作為系統(tǒng)噪聲，接下來的體掃就W此噪聲為系統(tǒng)噪聲。
[0005] 氣象雷達(dá)信號處理中，將雷達(dá)回波信號沿射線方向按距離分成的小的距離單元， 被稱為距離庫（range bin)。實(shí)際的氣象雷達(dá)系統(tǒng)中，不同仰角的系統(tǒng)噪聲是不同的，不同 距離庫的系統(tǒng)噪聲也有可能是不同的，因此，氣象雷達(dá)系統(tǒng)的系統(tǒng)噪聲是動態(tài)變化的。
[0006] 但是，上述的現(xiàn)有系統(tǒng)噪聲采集方法只采集一個固定的系統(tǒng)噪聲，在信號處理中 只使用送一個固定的系統(tǒng)噪聲，不能反映實(shí)際上動態(tài)變化的系統(tǒng)噪聲，因此，會在后續(xù)的信 號處理中來帶偏差，導(dǎo)致信號處理結(jié)果出現(xiàn)誤差，不能進(jìn)行準(zhǔn)確的氣象預(yù)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種雷達(dá)回波動態(tài)估算噪聲的方法和氣象雷達(dá)系 統(tǒng)，W解決現(xiàn)有的氣象雷達(dá)系統(tǒng)不能實(shí)時采集動態(tài)變化的系統(tǒng)噪聲，因而氣象預(yù)測的準(zhǔn)確 度不夠高的技術(shù)問題。
[0008] 本發(fā)明第一方面提供一種雷達(dá)回波動態(tài)估算噪聲的方法，包括：
[0009] 將雷達(dá)回波信號轉(zhuǎn)換為IQ時序信號，對第k個距離庫的采樣數(shù)為N的IQ時序信 號進(jìn)行傅里葉變換并計算功率譜系數(shù)，得到功率譜SP，k為正整數(shù)；
[0010] 按升序?qū)β首VSP進(jìn)行排序，記排序后的功率譜為SPs ;
[0011] 設(shè)變量me和bO,初始化時令me = N, bO = 0 ;
[0012] 判斷mc〉2,且b0<l時，執(zhí)行W下循環(huán)計算；令me = mc-1,計算bl和b2及新的bO, 其中；
[0013] 每一次循環(huán)計算后，判斷是否有bl《0,并記錄當(dāng)前的me ;
[0014] 如果bl《0,則采用當(dāng)前的me估算系統(tǒng)噪聲，得到第k個距離庫的系統(tǒng)噪聲為
[0015] 本發(fā)明第二方面提供一種氣象雷達(dá)系統(tǒng)，包括：
[0016] 信號轉(zhuǎn)換模塊，用于將雷達(dá)回波信號轉(zhuǎn)換為IQ時序信號；
[0017] 功率譜模塊，用于對第k個距離庫的采樣數(shù)為N的IQ時序信號進(jìn)行傅里葉變換并 計算功率譜系數(shù)，得到功率譜SP，k為正整數(shù)；按升序?qū)β首VSP進(jìn)行排序，記排序后的功 率譜為SPs ;
[001引循環(huán)計算模塊，用于設(shè)變量me和bO,初始化時令me = N，bO = 0 ;判斷 mc〉2,且b0<l時，執(zhí)行W下循環(huán)計算；令me = mc-1，計算bl和b2及新的bO,其中：
[0019] 噪聲計算模塊，用于每一次循環(huán)計算后，判斷是否有bl《0,并記錄當(dāng)前的 me;如果bl《0,則采用當(dāng)前的me估算系統(tǒng)噪聲，得到第k個距離庫的系統(tǒng)噪聲為
[0020] 本發(fā)明實(shí)施例通過采用上述技術(shù)方案，可W實(shí)時精確的估算雷達(dá)回波信號每個距 離庫的系統(tǒng)噪聲，能夠精確計算每個距離庫的噪聲，得到合適的信噪比，避免使用固定的系 統(tǒng)噪聲帶來的計算偏差，可W提高氣象預(yù)測的準(zhǔn)確度。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的雷達(dá)回波動態(tài)估算噪聲的方法的流程圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的氣象雷達(dá)系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種雷達(dá)回波動態(tài)估算噪聲的方法和氣象雷達(dá)系統(tǒng)，W解決現(xiàn) 有的氣象雷達(dá)系統(tǒng)不能實(shí)時采集動態(tài)變化的系統(tǒng)噪聲，因而氣象預(yù)測的準(zhǔn)確度不夠高的技 術(shù)問題。下面結(jié)合附圖分別進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0024] 實(shí)施例一、
[00巧]請參考圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供一種地物雜波殘留濾除方法，包括：
[0026] 101、計算功率譜；將雷達(dá)回波信號轉(zhuǎn)換為IQ時序信號，對第k個距離庫的采樣數(shù) 為N的IQ時序信號進(jìn)行傅里葉變換（Fast Fourier Transform, FFT)，并計算功率譜系數(shù)， 得到功率譜sp，k為正整數(shù)。
[0027] 進(jìn)行氣象預(yù)測時，氣象雷達(dá)系統(tǒng)采用平面位置掃描和/或體掃模式進(jìn)行掃描，得 到雷達(dá)回波信號。后續(xù)，根據(jù)對雷達(dá)回波信號的分析計算，預(yù)測氣象。實(shí)際的信號處理中， 也將雷達(dá)回波信號轉(zhuǎn)換為10時序信號，IQ時序信號是指將雷達(dá)回波信號相移90度得到的 信號，后續(xù)基于10時序信號進(jìn)行處理。
[0028] 雷達(dá)回波信號處理中，將雷達(dá)回波信號沿射線方向按距離分成的小的距離單元， 被稱為距離庫（range bin),后續(xù)將對每個距離庫對應(yīng)的IQ時序信號分別進(jìn)行處理。本發(fā) 明實(shí)施例中W第k個距離庫為例，并假定第k個距離庫的IQ時序信號的采樣數(shù)為N，k和N 均為正整數(shù)。
[0029] 本實(shí)施例中記第k個距離庫的IQ時序信號為X (n)，n為不大于N的正整數(shù)，表示第 n個采樣點(diǎn)。通過對X (n)進(jìn)行TFT處理，可得到信號
然后根據(jù)公式SP化）=Iy (k)r計算功率譜系數(shù)，即可得到功率譜SP。
[0030] 102、功率譜排序；按升序?qū)β首VSP進(jìn)行排序，記排序后的功率譜為sps。
[0031] 本發(fā)明實(shí)施例中，基于功率譜SP估算系統(tǒng)噪聲，需要將功率譜SP按照升序進(jìn)行排 序，可記排序后的功率譜為sps。功率譜為SPs中包括N個功率譜系數(shù)，分別對應(yīng)于N個采 樣點(diǎn)?？啥x功率譜SPs中，功率最低的功率譜系數(shù)為第1個，功率最高的功率譜系數(shù)為第 N個。
[00礎(chǔ) 103、循環(huán)計算：設(shè)變量me和bO,初始化時令me = N，bO = 0 ;判斷mc〉2， 且b0<l時，執(zhí)行W下循環(huán)計算：令me = mc-1，計算bl和b2及新的bO，其中：
[0033] 本發(fā)明實(shí)施例中，采用一定的規(guī)則從功率譜中選擇出功率最低的若干個功率譜系 數(shù)，來計算系統(tǒng)噪聲，方法如下：
[0034] 設(shè)變量me和bO,初始化時令me = N，bO = 0 ;
[0035] 判斷mc〉2,且b0<l時，執(zhí)行W下循環(huán)計算；令me = mc-1，計算bl和b2及新的bO, 其中
[0036] 送里所說的循環(huán)計算是指，每一次令me = mc-1，并按照上述公式計算出bl和b2 及新的bO后，判斷是否有mc〉2,且b0<l，若是，則再次令mc = mc-l，并按照上述公式計算出 bl和b2及新的bO,再次判斷是否有mc〉2,且b0<l，若是，按照上述方式繼續(xù)計算，直到不滿 足 mc〉2,或 b0<l。
[0037] 該循環(huán)計算過程中，me不斷的變化，具體為從N -次減小，每次減小1。
[0038] 104、系統(tǒng)噪聲計算：每一次循環(huán)計算后，判斷是否有bl《0,并記錄當(dāng)前 的me;如果bl《0,則采用當(dāng)前的me估算系統(tǒng)噪聲，得到第k個距離庫的系統(tǒng)噪聲為
[0039] 本發(fā)明實(shí)施例中，在每一次循環(huán)計