张华[1]2003年在《脉冲多普勒气象雷达信号处理系统研究》文中研究表明本论文研究的是采用数字中频接收技术的脉冲多普勒气象雷达信号处理系统，重点研究了中频采样及数字解调技术在脉冲多普勒气象雷达信号处理系统中的应用、正交双通道幅相不平衡对气象回波谱估计的影响、地杂波滤波算法，以及脉冲多普勒气象雷达信号处理系统的具体工程实现。 首先简要介绍了气象雷达的雷达方程、气象雷达探测气象目标的基本原理、气象目标回波的时域频域特性和气象回波信号的模拟方法。并在此基础上介绍了气象雷达信号处理系统的基本构成与各部分的主要功能，主要包括气象回波中频接收、杂波抑制、距离订正、平滑处理、解模糊和谱矩估计等。 其次，本文研究了中频采样及数字解调技术在气象雷达中的应用。首先对回波正交双通道幅相不平衡对气象回波谱估计的影响进行了详细的理论推导和计算机仿真。理论分析与仿真结果均表明了正交双通道幅相不平衡对气象回波谱矩估计具有明显的影响。由于采用中频采样和数字解调技术能有效地提高正交解调两路的幅相一致性，本文将中频采样及数字解调技术应用到脉冲多普勒气象雷达信号处理系统中，并结合气象信号的特点选择了适合工程实现的中频采样及数字解调算法。 本文还结合气象雷达地杂波的特点详细研究了各种滤除地杂波滤波算法，在对各种滤波算法进行分析和折中考虑之后，选择地杂波频域滤波算法应用于本信号处理系统。 最后，本文提出了脉冲多普勒气象雷达信号处理系统的一种具体软硬件实现方案。
杜云峰[2]2010年在《机载脉冲多普勒气象雷达信号处理技术研究》文中研究指明飞机在飞行过程中需要时刻掌握飞行前方的气象状况。而空中的气象情况总是复杂多变,尤其在极端天气易发的季节和地区,想要单纯依靠地面的气象预报来准确掌握航程中的气象动态是非常困难的。机载脉冲多普勒气象雷达则能够用清晰的图像实时显示出飞机前方的气象状况,并及时将极端天气的报警信息提供给飞行员,以提前躲避危险。本文在分析气象回波时域与频域特性的基础之上,阐述了针对气象信号平均功率、平均速度以及谱宽叁个特征的估计算法原理,通过仿真对频域估计算法和脉冲对估计算法进行了性能的对比分析;研究了针对机载环境下地杂波的抑制方法原理,通过仿真对动目标显示技术与动目标检测技术进行了模拟与分析;结合实际的气象目标特征,重点对普通气象、湍流、低空风切变叁类气象目标进行了建模,对建立的模型进行了信号处理仿真,仿真结果分析表明了本文所运用信号处理方法的正确性与有效性。
秦轶炜[3]2015年在《多功能低空叁坐标雷达信号处理系统的设计与实现》文中研究说明在我国低空空域管理改革的大背景下,低空空域将逐渐开放,各种低空、超低空飞行任务日益增多,但是小范围的气象灾害在3Km以下的低空会经常出现,对低空飞行器的安全造成严重威胁,因此在对低空飞行器进行监控和管理的同时,还需对低空空域的气象环境进行监测,而设计专用的低空补盲气象雷达将大大增加设备投入及其寿命周期成本,且会增加相互的辐射干扰,同时在通航小机场部署也不合算。而具有波束指向灵活、扫描方式多样优势的多功能低空监视雷达可以满足这一需求。本文从雷达目标监视信号处理和气象探测信号处理两个方面出发,在对信号处理过程中的关键算法和两种工作模式兼容性研究的基础上,针对多功能低空叁坐标雷达信号处理系统的设计与工程实现过程中存在的问题以及解决方法展开研究,完成了该信号处理系统在软硬件等关键环节的设计,并对系统进行了验证。论文具体结构如下:首先,对多功能低空叁座标雷达两种主要工作模式(目标监视与气象探测)中信号处理的关键算法进行分析。主要包括目标监视模式下的数字鉴相处理、数字脉冲压缩处理、自适应有源干扰抑制、自适应杂波干扰抑制、信号检测处理、测角处理、目标点迹录取,气象探测模式下的噪声功率估计、杂波抑制、谱距估计等。本文在算法研究的基础上还对实现方式进行了研究,并提出了一种目标监视与气象探测相互兼容的雷达调度模式,初步解决了目标和气象探测兼容、反射率因子和多普勒参数估计兼容两种不同层次的矛盾。其次,在算法研究的基础上对信号处理系统的主要工作参数进行分析计算。以多功能低空叁坐标雷达的实际应用环境以及系统指标为设计输入,在算法研究的基础上对包括数字下变频、脉冲压缩、MTI、MTD、CFAR、气象信号处理杂波抑制以及气象基数据过门限处理等进行Matlab模型构造和数据仿真,根据仿真结果设置相关参数,并对工作参数进行计算,为系统的工程实现提供了设计依据。最后,对信号处理系统的软硬件进行工程化设计和系统验证。在算法及系统指标研究的基础上,对FPGA实现雷达信号处理的主要难点和关键技术进行了详细分析,提出了一种适合本系统的通用信号处理硬件平台架构,并给出了该平台的详细方案设计。在系统的软件实现方面,首先根据可重构IP核的技术,结合雷达信号处理IP核的设计流程,建立了雷达信号处理模块化库。之后根据系统需求提出了信号处理系统的软件处理流程,详细介绍了系统软件的总体设计,包括逻辑分割准则、软件结构方案以及FPGA间数据传输情况等,给出了雷达信号处理系统FPGA资源使用情况。在系统验证过程中,本文从信号处理的测试系统和测试方法进行了论述,并对测试结果和性能进行了分析。
许佰魁[4]2001年在《脉冲多普勒气象雷达信号处理系统研究》文中研究表明本文讨论的是脉冲多普勒气象雷达信号处理技术，重点研究了谱矩估计和解模糊算法。 首先，讨论了脉冲多普勒气象雷达信号处理系统的典型构成与实现方法。在分析几种常用的气象回波谱矩估计算法的基础上，提出了一种改进的频域估计算法。仿真表明该算法与门限处理相结合能够明显提高谱矩估计的性能。 其次，在分析交错脉冲法解速度模糊的基础上，对时域脉冲对处理中速度估计公式的限制条件作了详细的理论推导，同时对该公式进行了修正。仿真结果表明，修正后的公式能够在更大的速度范围内准确估计出目标的平均速度。 最后，在分析相位编码法解距离模糊的基础上，给出一种新的相位编码序列和相应的频域处理方法，仿真表明该方法能够更好地从重迭回波中恢复出期望的气象回波，而且易于实时处理。
周红平[5]2010年在《雷达信号处理若干关键技术的研究》文中指出针对气象雷达存在的距离模糊现象,本文提出了批次处理和相位编码两种解决方案；对航管一次雷达所面临的干扰,实现了干扰频谱分析和发射频率选择功能；对S模式二次雷达的编解码用不同方式进行了仿真,提出了一种改进的位和置信度判定算法。本文所做的工作和创新点如下：1)提出了一种改进的批次处理解距离模糊方法。为减少模糊区域,设置噪声功率门限值,对于一次和二次回波功率都小于噪声门限值的情况不进行距离模糊的求解,使回波数据保留了更多的信息量。实现了解模糊的特殊时序,以及解模糊的指令分析,用EPLD和DSP相结合的方式实现了解模糊算法。改进后的算法应用在某气象雷达上,采集的数据表明该方法具有较好的解距离模糊效果。2)对S模式二次雷达解码纠错提出了一种位和置信度判定方法,对基线多样点法进行改进,一是对采样数据采用移动平均法,二是通过增加两个参量以避免逻辑判断错误。通过Matlab仿真,验证了算法的正确性。对编码过程,用长除法和查表法两种方法进行了VHDL的设计与仿真,并进行了比较。对S模式二次雷达的编解码系统给出了硬件设计框图。3)设计了以TigerSHARC系列DSP芯片为主的信号处理器,大大增强了运算性能。优化了数据处理流程,将数据分段,2片DSP实现并行计算,节约了处理时间。对SZ(8／64)相位码的特性进行了验证,采用模拟数据进行解模糊功能的仿真,并与π／4相位编码进行了比较。该信号处理器通用性好,而且可以实现相位编码功能,已应用在多部气象雷达上。4)给出了一种自适应选频的频率捷变方法,通过发射的长周期的休止期对航管一次雷达的所有工作频率点进行采样,求平均后作为这些频率点的幅度,再对这些频率点的幅度进行分析和判断。在固定频率和频率分集两种工作模式下,通过分析给出合适的频率选择。上述功能均在FPGA中加以实现。在将各频率点幅值送往监控时,用VxWorks操作系统编写了通信程序。该模块已经在某航管一次雷达上得到应用,提高了该雷达的抗干扰性能。
于希, 周辉[6]2014年在《脉冲多普勒气象雷达信号处理系统研究》文中研究表明脉冲多普勒雷达,是依托多普勒效应,促使其目标检测能力得到有效提升的一种全相参体制雷达,通过多普勒效应,提取并处理相关的目标信息,其具备极强的速度分辨率,能够对来自于强地杂波的干扰进行有效的抑制,最终达到所需的探测效果。文章将对脉冲多普勒气象雷达的发展情况加以阐述,并对其信号处理的软硬件设计与实现情况进行分析。
朱晓华, 张华[7]2002年在《基于TMS320C6701的多普勒气象雷达信号处理系统》文中进行了进一步梳理介绍了多普勒气象雷达信号处理系统和 TMSC670 1的性能结构及功能特点 ,提出了基于 TMS32 0 C670 1高速实时信号处理系统的设计方案。实践证明 ,该处理系统具有结构简单、性价比和可靠性高等特点
严明[8]2016年在《脉冲多普勒雷达信号处理MATLAB仿真研究》文中指出脉冲多普勒(PD)雷达,它利用了多普勒效应原理,既具备脉冲雷达的测距性能,又具备多普勒雷达的测速性能,同时对杂波的抑制能力也比较突出,是一种重要的全相参体制的雷达。雷达信号处理是雷达技术发展的核心内容,它主要包含了以下几个方面的技术内容,如信号选择、正交采样技术、脉冲压缩技术、动目标检测技术和恒虚警检测技术等。雷达信号处理的仿真研究具有灵活、方便、快速、经济等特点,对于雷达技术的研究发展具有重要意义。论文首先分析了脉冲多普勒雷达的距离和速度的检测原理,对PD雷达的模糊函数的含义和性质进行了研究,分析了几种不同信号所对应的模糊函数并分别进行了仿真。以此为据,选择能够获得较高分辨率的波形设计方法。其次,根据雷达的检测性能、分辨率以及测量精度等性能要求,以线性调频(LFM)信号为主进行了研究,主要分析了线性调频信号的特性。模拟目标回波信号,将其加入噪声和杂波形成混合信号并对其进行脉冲压缩、动目标检测以及恒虚警处理。其中,脉冲压缩部分,论文选择采用相关处理器法实现。动目标检测部分,论文选择采用脉冲对消器级联多普勒滤波器组来实现。恒虚警处理部分,论文选择采用单元平均恒虚警检测来实现。最后,论文给出了雷达信号处理系统框图,建立目标函数,对其进行相关处理并进行仿真。对仿真结果进行分析,验证通过以上方法进行处理,能够有效获取目标的距离和速度信息,满足精度要求。
吴振磊[9]2006年在《双基多普勒天气雷达信号处理仿真》文中认为随着气象雷达的迅速发展和广泛应用,常规气象雷达往往不能满足许多特殊研究工作的要求。常用的脉冲多普勒天气雷达技术先进、功能齐全、性能优良,不仅能测定降水的位置和强度,还能测定降水内部气流的速度和流向。但是单个多普勒天气雷达只能测量云雨目标的径向速度分量,实际应用更需要的是叁维空间的矢量风。 双(多)基地多普勒天气雷达系统是由一个常规多普勒天气雷达和一个或多个放置在异地的被动低增益接收机共同组成,主要用于测量降雨回波的叁维风场。在我国多普勒天气雷达网建设中,双基地雷达是当前天气雷达网的重要补充手段之一,该项目研究具有潜在的应用前景和重要的实用价值。 本文首先介绍了双基地多普勒天气雷达系统的基本原理,包括双基地多普勒天气雷达的坐标系、基本几何关系、双基地雷达方程以及有效照射体积。对于双基地双基地雷达区别于传统单基地雷达的叁大同步要求:时间同步、相位同步及空间同步,目前在气象上采用GPS来解决时频同步问题,GPS具有结构简单、价格低廉、工作可靠、灵敏度高等特点,并对利用GPS进行时频同步的各个模块功能进行介绍,该系统具有很好的推广价值。 在信号处理软件仿真环节,对雷达接收站常用的技术,包括数字正交解调,脉冲积累及用快速傅立叶变换提取相位、频率特征等,以及相关的信号处理手段,在MATLAB平台上进行相关仿真设计,并得出仿真结果。由于MATLAB具有强大的程序编写及仿真能力,并可以进一步将设计好的程序生成独立可执行文件或转化成其他语言,脱离MATLAB环境运行,因此基于其上的软件仿真具有很好的使用性及推广能力。最后引入了小波变换,利用其在时频两域都具有表征信号局部特征的优越性,辅助雷达的信号处理,有利于降低噪声,提高信噪比。
卢小佳[10]2014年在《多普勒天气雷达信号处理的研究》文中进行了进一步梳理本文针对常规天气雷达和多普勒天气雷达做了相关介绍,特别是对常规雷达和多普勒天气雷达的信号处理算法进行了深入的探讨,从算法和硬件设计上寻求突破,已达到更好的设计性能。首先,讨论了常规天气雷达的发展以及国内外研究水平概况,以及选题的研究背景和意义,介绍了常规雷达的探测原理,影响云雨雷达测量的因素等。还介绍了新一代多普勒天气雷达的发展以及国内外研究水平概况,以720A为例,阐述了天气雷达各个分系统的功能与实现原理图,并详细说明了新一代多普勒天气雷达信号处理的特点。其次,通过总结分析和查阅相关文献,提出了将chirp-z变换算法应用到天气雷达信号处理上,通过Matlab仿真,说明了其对新一代天气雷达的信号处理有着更好的谱分析能力,和传统FFT算法对比,运算结果的精度得到了明显的提高。而且运算量也有所减少。最后,介绍了FFT算法的FPGA设计,设计实现了基于一种模块化设计的FFT算法。设计采用顺序结构,各单元在中央控制单元的控制下顺序工作。使用了一块双口RAM作为中间结构存储器。蝶形处理部分采用快速复数乘法运算,减少了乘法的运算次数,提高了运算速度,节省了芯片资源。蝶形处理采用整数运算,每次运算存在一定误差,且随着运算级数的增多,误差会随之增大。本设计还采用简易快捷的地址生成逻辑。这为FFT变换算法应用到新一代多普勒雷天气雷达信号处理系统上做了很好地铺垫。
参考文献：
[1]. 脉冲多普勒气象雷达信号处理系统研究[D]. 张华. 南京理工大学. 2003
[2]. 机载脉冲多普勒气象雷达信号处理技术研究[D]. 杜云峰. 西安电子科技大学. 2010
[3]. 多功能低空叁坐标雷达信号处理系统的设计与实现[D]. 秦轶炜. 上海交通大学. 2015
[4]. 脉冲多普勒气象雷达信号处理系统研究[D]. 许佰魁. 南京理工大学. 2001
[5]. 雷达信号处理若干关键技术的研究[D]. 周红平. 中国科学技术大学. 2010
[6]. 脉冲多普勒气象雷达信号处理系统研究[J]. 于希, 周辉. 科技传播. 2014
[7]. 基于TMS320C6701的多普勒气象雷达信号处理系统[J]. 朱晓华, 张华. 电光与控制. 2002
[8]. 脉冲多普勒雷达信号处理MATLAB仿真研究[D]. 严明. 安徽理工大学. 2016
[9]. 双基多普勒天气雷达信号处理仿真[D]. 吴振磊. 南京信息工程大学. 2006
[10]. 多普勒天气雷达信号处理的研究[D]. 卢小佳. 安徽大学. 2014
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