機(jī)載氣象雷達(dá)信號(hào)處理若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、機(jī)載氣象雷達(dá)是民航飛機(jī)上強(qiáng)制安裝的機(jī)載電子設(shè)備，相當(dāng)于飛機(jī)的“雙眼”，可實(shí)時(shí)地探測(cè)飛行路徑上存在的暴雨、湍流和風(fēng)切變區(qū)域，給飛行員提供氣象預(yù)警和安全的飛行路徑。機(jī)載氣象雷達(dá)對(duì)氣象目標(biāo)的探測(cè)是經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的信號(hào)和數(shù)據(jù)處理過(guò)程實(shí)現(xiàn)的，信號(hào)處理單元是決定機(jī)載氣象雷達(dá)系統(tǒng)性能的重要部件。論文針對(duì)機(jī)載氣象雷達(dá)信號(hào)處理若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，主要工作總結(jié)如下。
　　1.論文比較了兩種常見(jiàn)的仿真方法，基于回波統(tǒng)計(jì)特性和基于氣象目標(biāo)微物理特性的

2、方法，并提出了一種結(jié)合機(jī)載快速存取記錄器數(shù)據(jù)的全飛行階段機(jī)載氣象雷達(dá)回波仿真方案。
　　2.機(jī)載氣象雷達(dá)是通過(guò)對(duì)回波的多普勒處理實(shí)現(xiàn)雨區(qū)探測(cè)、湍流和風(fēng)切變的檢測(cè)的,即估計(jì)回波的三個(gè)譜矩：功率、平均多普勒頻率和譜寬?，F(xiàn)今氣象雷達(dá)系統(tǒng)中廣泛采用的是非參數(shù)化的脈沖對(duì)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(dá)回波服從高斯譜這一特性，構(gòu)造參數(shù)化的估計(jì)模型解決這一問(wèn)題。首先，建立了回波的頻譜、自相關(guān)函數(shù)和協(xié)方差矩

3、陣的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)低信噪比時(shí)的譜矩估計(jì)，論文在分析協(xié)方差矩陣特性的基礎(chǔ)上，推廣了正弦信號(hào)譜估計(jì)中的子空間和Capon方法，提出了三種參數(shù)化譜矩估計(jì)方法，通過(guò)在譜寬和平均頻率上的二維搜索來(lái)得到估計(jì)值。針對(duì)多高斯譜混合時(shí)的譜矩估計(jì)，論文基于最小二乘擬合思想構(gòu)造代價(jià)函數(shù)，提出了基于頻譜和自相關(guān)函數(shù)擬合的譜矩估計(jì)方法，求解時(shí)通過(guò)循環(huán)優(yōu)化思想解決多高斯譜回波混合時(shí)的譜矩估計(jì)問(wèn)題。最后，通過(guò)蒙特卡羅仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)方法性能進(jìn)行驗(yàn)證。論文還提出了譜矩估計(jì)的