機載氣象雷達信號處理若干關鍵技術研究.pdf

1、機載氣象雷達是民航飛機上強制安裝的機載電子設備，相當于飛機的“雙眼”，可實時地探測飛行路徑上存在的暴雨、湍流和風切變區(qū)域，給飛行員提供氣象預警和安全的飛行路徑。機載氣象雷達對氣象目標的探測是經(jīng)過一系列復雜的信號和數(shù)據(jù)處理過程實現(xiàn)的，信號處理單元是決定機載氣象雷達系統(tǒng)性能的重要部件。論文針對機載氣象雷達信號處理若干關鍵技術進行了研究，主要工作總結如下。
　　1.論文比較了兩種常見的仿真方法，基于回波統(tǒng)計特性和基于氣象目標微物理特性的

2、方法，并提出了一種結合機載快速存取記錄器數(shù)據(jù)的全飛行階段機載氣象雷達回波仿真方案。
　　2.機載氣象雷達是通過對回波的多普勒處理實現(xiàn)雨區(qū)探測、湍流和風切變的檢測的,即估計回波的三個譜矩：功率、平均多普勒頻率和譜寬?，F(xiàn)今氣象雷達系統(tǒng)中廣泛采用的是非參數(shù)化的脈沖對方法，但不適用于信噪比低的情況和多高斯譜疊加的情況。論文充分利用氣象雷達回波服從高斯譜這一特性，構造參數(shù)化的估計模型解決這一問題。首先，建立了回波的頻譜、自相關函數(shù)和協(xié)方差矩

3、陣的數(shù)學模型。針對低信噪比時的譜矩估計，論文在分析協(xié)方差矩陣特性的基礎上，推廣了正弦信號譜估計中的子空間和Capon方法，提出了三種參數(shù)化譜矩估計方法，通過在譜寬和平均頻率上的二維搜索來得到估計值。針對多高斯譜混合時的譜矩估計，論文基于最小二乘擬合思想構造代價函數(shù)，提出了基于頻譜和自相關函數(shù)擬合的譜矩估計方法，求解時通過循環(huán)優(yōu)化思想解決多高斯譜回波混合時的譜矩估計問題。最后，通過蒙特卡羅仿真實驗對方法性能進行驗證。論文還提出了譜矩估計的