一種風廓線雷達干擾抑制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及風廓線雷達技術領域，具體是一種風廓線雷達干擾抑制方法。
【背景技術】
[0002] 風廓線雷達是通過向高空發射不同方向的電磁波束，接收并處理這些電磁波束因 大氣垂直結構不均勻而返回的信息進行高空風場探測的一種遙感設備。風廓線雷達利用多 普勒效應能夠探測其上空風向、風速等氣象要素隨高度的變化情況，具有探測時空分辨率 高、自動化程度高等優點。在風廓線雷達基礎上增加聲發射裝置構成無線電一一聲探測系 統，可以遙感探測大氣中溫度的垂直廓線。風廓線雷達在氣象、環保、軍事等領域具有廣闊 的應用和研宄前景。風廓線雷達回波信號功率較弱，而地雜波和間歇性雜波的幅度要高于 風信號數個量級，造成風廓線雷達有效數據率偏低，另外，由于風廓線雷達與廣播通信等設 備的工作頻段比較接近，再加上風廓線雷達回波信號功率較弱，所以容易受到無線電波的 干擾，如何有效抑制雜波及無線電波對風廓線雷達的影響是亟待解決的難題之一。目前風 廓線雷達主要采用經典的信號處理技術，例如脈沖壓縮編碼、去直流、譜積累、譜對消等，雖 然對有源干擾有一定抑制作用，但信干比改善不大，效果不明顯。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于提供一種風廓線雷達干擾抑制方法，以解決上述【背景技術】中提 出的問題。
[0004] 為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
[0005] -種風廓線雷達干擾抑制方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟一：選定最優的分數階次a
[0007] 步驟二：對經相干積累后的時域數據在最優分數階a_下進行分數階傅立葉變 換，得到相應的分數階域信號形式；
[0008] 步驟三：以接收信號在分數階域內的各階矩的統計特性為依據來確定雜波干擾檢 測閾值，根據閾值設定在分數階域內進行雜波抑制處理，將超過閾值的分數域數據識別為 雜波并進行抑制；
[0009] 步驟四：對抑制后的數據進行逆分數階傅立葉變換，獲得去除雜波后的時域風廓 線雷達數據，完成雜波抑制處理；
[0010] 步驟五：在風廓線雷達發射端，同步產生脈間、脈內兩種偽隨機碼序列，其中脈間 偽隨機序列采用M序列，序列長度根據實際工作參數選擇，假設其碼長為L，脈內編碼序列 采用巴克碼，假設其碼長為P，設脈間偽隨機編碼的碼本為R:
[0011] R= [R1R2 …Ri …RJt (8)
[0012] 式中RiSM序列偽隨機碼碼元，i= 1，2. ..L，T表示矩陣轉置；脈內編碼碼本為 巴克碼，其位數為P，
[0013]BK= [bk(l)bk(2) ...bk(i) ...bk(P)]T (9)
[0014] 式中碼元為bk(i)，i= 1，2...P，T表示矩陣轉置；
[0015]步驟六：在風廓線雷達發射端，上述公式（8)和公式（9)碼本序列經脈間脈內聯合 編碼序列為：
【主權項】
1. 一種風廓線雷達干擾抑制方法，其特征在于，包括w下步驟： 步驟一；選定最優的分數階次awt; 步驟二；對經相干積累后的時域數據在最優分數階awt下進行分數階傅立葉變換，得 到相應的分數階域信號形式； 步驟接收信號在分數階域內的各階矩的統計特性為依據來確定雜波干擾檢測闊 值，根據闊值設定在分數階域內進行雜波抑制處理，將超過闊值的分數域數據識別為雜波 并進行抑制； 步驟四；對抑制后的數據進行逆分數階傅立葉變換，獲得去除雜波后的時域風廓線雷 達數據，完成雜波抑制處理； 步驟五；在風廓線雷達發射端，同步產生脈間、脈內兩種偽隨機碼序列，其中脈間偽隨 機序列采用M序列，序列長度根據實際工作參數選擇，假設其碼長為以脈內編碼序列采用 己克碼，假設其碼長為P，設脈間偽隨機編碼的碼本為R: R=[RiR2…而…Rl]t 巧） 式中而為M序列偽隨機碼碼元，i= 1,2...以了表示矩陣轉置； 脈內編碼碼本為己克碼，其位數為P， BK=比k(l)bk(2)…bk(i)…bk(P)]T (9) 式中碼元為化(i)，i= 1，2...P，T表示矩陣轉置； 步驟六；在風廓線雷達發射端，上述公式（8)和公式（9)碼本序列經脈間脈內聯合編碼 序列為：
(10J 式中RBi為編碼后第i個脈沖內的碼本信號，i= 1,2...L
(11) 式中mod0為求余運算，xor為異或運算符； 步驟走；將公式（10)產生的碼本序列傳送至風廓線雷達發射信號調制器并發射，同時 將公式（8)和公式（9)產生的碼本序列保存在接收信號處理機中； 步驟八；在風廓線雷達接收端對步驟走中的發射信號進行接收，設時域積累為J次，FFT點數為N，距離口數為G，則信號處理機需處理的信號樣本空間I為： (12) 式中A。分別代表第iXj次采樣信號au(1)，a。似，...a。(G+P-l)構成的樣本空間， 其中i= 1，2. . .N，j= 1，2. . .J分別與信號處理中的FFT點數和相干積累次數有關，L= NXJ; Aij= [au(l)a。'似…a。'似a。'佑+1)…a。'佑+P-1)]T (蝴 步驟九：在接收端信號處理機內，將接收到的信號通過采樣樣本公式（12)轉化為信號 空間，再將該信號空間內的信號進行脈間、脈內兩次解碼處理，即可獲得抑制非相參無線電 干擾方法處理后的結果； 第一次解碼為公式（12)信號與公式（8)產生的脈間偽隨機碼本序列進行解碼處理 得：
第二次解碼為公式（14)的計算結果與公式（9)產生的脈內碼本序列進行解碼處理 得：
完成無線電干擾抑制處理。
2.根據權利要求1所述的風廓線雷達干擾抑制方法，其特征在于，步驟一中所述選定 最優的分數階次awt的方法為： 使用公式（1)進行分數階傅立葉變換：
(1) 其中，a為分數階次；x(t)為經相干積累后的時域數據，即輸入數據；F。（U)為變換后 的分數域信號；則最優分數階次awt的分數階傅立葉變換峰值和帶寬0awt,u應滿足（2) 和做；
通過代入a在0到JT之間的不同取值，捜索滿足式（2)和式（3)的取值為最優的分 數階次awt。
3. 根據權利要求1所述的風廓線雷達干擾抑制方法，其特征在于，在步驟二中應用 FRFT的分解算法，在最優分數階awt下進行分數階傅立葉變換，即通過公式
得到相應的分數階域信號形式，其中 Ax為信號x(t)的帶寬， / N= (Ax)2,函數exp為指數函數，a為分數階次。
4. 根據權利要求1或2或3所述的風廓線雷達干擾抑制方法，其特征在于，步驟=使用 二階矩陣法，通過公式（7)確定雜波干擾檢測閥值：
其中
為幅度均值的估計值，
為幅度標準偏差的估計值，0為口限優化因子，N為FRFT的點數，a為分數階次。
【專利摘要】本發明公開了一種風廓線雷達干擾抑制方法，包括以下步驟：步驟一：選定最優的分數階次αopt；步驟二：對經相干積累后的時域數據在最優分數階αopt下進行分數階傅立葉變換，得到相應的分數階域信號形式；步驟三：以接收信號在分數階域內的各階矩的統計特性為依據來確定雜波干擾檢測閾值；步驟四：對抑制后的數據進行逆分數階傅立葉變換，獲得去除雜波后的時域風廓線雷達數據，完成雜波抑制處理；風廓線雷達接收信號經過此方法處理后，能夠降低無線電信號對風廓線雷達的影響，且能夠顯著的改善信噪比，實用性強。
【IPC分類】G01S7-292, G01S13-95, G01S7-36
【公開號】CN104793211
【申請號】CN201510203407
【發明人】宋琪, 陳之典, 芮文剛, 王宇航, 芮敏敏, 王威, 夏森, 趙偉
【申請人】蕪湖航飛科技股份有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月24日