基于小波分析的低信噪比天气雷达回波弱信号提取

针对低信噪比环境下的天气雷达回波弱信号提取问题,提出一种基于小波分析的弱信号提取算法。利用dbN小波函数对雷达回波进行小波域处理并重构信号,提取雷达回波信号的联合时频特征,并且使用FIR滤波方法和小波分析两种算法对数据去噪,得到两种算法在不同信噪比下的信噪比输出以及信噪比改善,证明在低信噪比环境下,小波分析算法的有效性和优越性。     

风廓线雷达信号信息提取实现

讨论了从风廓线雷达回波信号中获取风场数据的方法，重点介绍如何在满足时空要求的条件下进行信息提取。     

基于FPGA的风廓线雷达信号定时器的设计和实现

详细介绍了信号定时器的特点和工作原理,并给出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的风廓线雷达信号定时器的设计方法.该信号定时器在某风廓线雷达中成功应用,且运行可靠,效果良好.     

X波段双偏振雷达反射率的衰减订正

雷达在探测降雨时,回波都有衰减。波长较短的X波段雷达地衰减更严重,所以有必要对其回波进行衰减订正。X波段雷达回波差分传播相移(KDP)比C、S波段的要高1.5~3倍。因此可以合理地考虑利用KDP对X波段雷达回波信号反射率的衰减进行订正。又由于当KDP的值较小时,对回波反射率订正效果受到其他因素影响。所以当KDP值较小时,使用反射率(ZH)自身进行订正。利用成都信息工程学院X波段双偏振天气雷达的探测降雨过程的回波数据,在已经提出的算法的基础上,利用ZH-KDP综合算法进行软件设计,并分析回波反射率在算法处理前后的效果。通过订正处理前后的数据绘制曲线图,定量对比分析订正处理前后的反射率值,订正处理后的值比订正处理前的值有增强,又用相同时刻S波段的回波数据对X波段的订正效果进行验证,二者值的大小相差不多,说明ZH-KDP法对回波反射率的衰减有改善。     

天气雷达数字化回波图的平滑处理

首先阐述了各种图象平滑处理方法的特点，在仔细分析天气雷达数字化回波图特征的基础上，采取快速中值滤波的方法平滑天气雷达回波图，并得到了满意的结果     

基于小波变换改善天气回波信噪比的模拟分析

为了提升天气雷达对弱气象目标的发现能力,扩展系统观测的动态范围,可以从改善雷达回波的输出信噪比方面来考虑.从信号处理算法层面寻求改善天气雷达回波的输出信噪比的方法,提出运用小波变换的方法来达到这个目的.首先介绍了小波消噪的基本原理,再结合具体雷达系统参数,进行了相关的算法模拟,其结果表明,在符合高斯谱特征分布的模拟回波在不同信噪比（-20～10dB）设定条件下,运用小波变换的去噪方法可以使其信号的输出信噪比提高大约5～11dB,为天气雷达探测更多的弱气象目标提供了有利条件.     

穿墙雷达中的多目标探测研究

分析了使用超宽带信号进行穿墙目标探测的基本原理。针对电磁波在不同介质中传播速率不同以及墙体折射造成的雷达回波信号时延出现误差的问题,提出了时延估计的搜索算法并以此建立了接收和处理目标回波的系统模型。通过估计房间内不同位置的时延信息来建立时延信号矩阵,并根据宽带信号相关处理技术,完成对墙体后多个目标的探测。仿真实验表明,该方法简单有效。     

基于广义高斯模型的机载测深LiDAR波形拟合算法

针对传统LiDAR测深波形拟合算法受噪声干扰严重、对微弱回波信号及复杂波形拟合不准确的问题，提出一种基于广义高斯模型的波形拟合算法。首先通过计算滤波前后尾段波形的差异估计波形的噪声；然后利用广义高斯模型提取海面与海底反射信号分量，并对剩余信号进行迭代拟合；最后利用LM算法对参数进行优化，并对优化后的参数进行约束，避免冗余分量。采用南海实测数据进行验证，该算法拟合微弱回波及复杂波形能力强，不论在浅水(回波发生叠加)还是深水，其拟合精度均优于传统算法，具有良好的鲁棒性。     

基于压缩感知的气象雷达回波压缩采样与重建

由于Nyquist采样定理的限制,高分辨率气象雷达面临采样率过高、数据存储量过大等问题。压缩感知理论可以实现气象雷达信号的压缩采样,解决采样率过高等问题。基于压缩感知理论,分析了气象雷达回波信号的稀疏性,建立了气象雷达回波信号的压缩采样和重建的过程,并结合气象雷达实测的回波数据进行仿真。仿真结果表明,0.3倍采样率下的重建回波与原始回波存在较大误差,0.5倍采样率时误差明显降低,0.7倍采样率时则可高概率重建出原始回波。因此,将压缩感知理论应用于高分辨率气象雷达的信号处理中,可以实现在较低采样率下高概率重建原始回波信号。     

形态学和小波域滤波级联的杂波抑制算法研究

为保留目标的同时尽可能多地抑制图像背景杂波,在研究形态学滤波、空域平滑滤波、小波域平滑滤波以及它们级联的背景杂波抑制算法的基础上,提出形态学滤波和小波域平滑滤波级联的杂波抑制算法。该算法先对含有微弱目标和白高斯噪声的原始图像进行空域形态学滤波,然后对形态学滤波结果进行小波变换,在小波域中对各小波系数分别平滑滤波,用滤波前的小波系数减去滤波后的小波系数得到差值系数,对差值系数再进行逆小波变换。仿真测试表明,提出的算法在得到的残差图像中目标邻域信杂比(SCNR)平均增益比空域形态学滤波算法和空域平滑滤波算法等均有较明显的提高,为后续的目标检测与跟踪提供了良好的保障。     

用反滤波方法压缩天线波瓣的计算机仿真

提出用信号处理方法来压缩天线波瓣，并用计算机仿真的方法进行研究。其中心思想是将天线因子视为一个滤波函戮，无线的输出等效为回波信号经该滤波器滤波（或时域卷积）的结果。采用反滤波的方法从原理上可以去除天线因子的影响，达到压缩波瓣宽度的目的。     

雷达风矢产品性能对比分析

在对比风廓线雷达和多普勒雷达风廓线产品两种雷达风矢产品的探测原理和产品性能的基础上,对两种雷达风矢产品在不同天气状况下的探测资料进行了对比,并寻找两者在不同天气状况下的异同点。结果表明:两种雷达风矢产品都可以获得时间分辨率较高的风矢变化过程资料,并且两者对确定低空急流、垂直风切变、涡度、冷暖平流等都有重要帮助。晴天和大降水情况下,两者差别较小,可信度较高。在小降水和系统过境时,两者差别较大,需要验证以后才可使用其所得数据。     

风廓线雷达对折射率结构常数的实测分析

大气折射率结构常数（Cn2）是大气中折射率大小的体现,为了改善风廓线雷达（WPR）数据质量,提高WPR数据业务应用的可靠性,对边界层风廓线雷达近1年的实测数据采用归纳对比的方法,分析得到Cn2与温度湿度变化的关系,并总结出成都地区晴朗天气下,四季Cn2量级的变化范围,与理论推导一致.夏天10-12到10-20,春秋10-13到10-20,冬天10-14到10-21,此外,根据降水量大小不同,Cn2提升3到6个量级,获得这些定量的范围,为相关风廓线雷达产品识别提供了方法和依据.     

基于PCA及提升小波组合算法提取建筑物结构振动信号

针对监测结果受测量噪声和多路径等GPS误差影响的问题,提出基于PCA及提升小波的组合算法来提取建筑物结构振动信号。利用PCA空间滤波分离区域站点相关的共模误差,然后利用提升小波变换对振动信号进行降噪,用于提取结构振动信号。以香港某高楼在台风荷载作用下的观测数据为例进行实验,结果表明,此算法有效提高了变形监测的精度。     

超分辨率处理技术在多普勒天气雷达中的应用探究

超分辨率处理技术有利于提高天气雷达对中小尺度气旋和龙卷风等灾害性天气探测能力,有利于天气雷达获得更精细的天气过程回波特征。文中分析了多普勒天气雷达实现超分辨率的工作原理及一些实际应用问题;针对其中谱矩估计精度降低的问题,提出采用距离过采样和白化算法的解决方法,并给出白化滤波器的设计方法和白化后的谱矩估计算法。雷达仿真和实际数据试验表明,结合距离过采样及白化技术,超分辨率技术在多普勒天气雷达中的应用是可行的。     

基于经验正交函数分解的GRACE时变地球重力场滤波处理

针对传统GRACE去相关滤波方法很难同时完美实现真实信号的保留与条带误差的削弱等问题，提出将经验正交函数滤波与去相关滤波相结合的改进策略。分别对真实GRACE数据和模拟数据进行滤波处理，结果表明，改进的滤波方法继承了经验正交函数滤波方法与去相关滤波方法的优点，能够在尽可能地削弱南北条带误差影响的同时，最大程度地保留真实地球物理信号。     

天气雷达数据处理系统的设计与实现

天气雷达数据处理系统是“全国天气雷达终端更新”项目的关键,其目的就是要实现雷达回波信号的高速采集与处理、天线控制、实时显示与存储、回波强度定标等功能。设计中,利用复杂可编程逻辑器件（CPLD）和QuarmsII设计软件,产生各种复杂的时序逻辑控制时钟,协调信号处理器、天线控制器中各功能电路的工作。实现的数据处理系统达到了系统的技术指标,通过实际使用证明,系统性能稳定可靠、结构简单、界面友好、操作方便、便于升级,完全能够实时、高效地处理常规天气雷达信号。     

天气雷达数据处理系统的设计与实现

天气雷达数据处理系统是“全国天气雷达终端更新”项目的关键,其目的就是要实现雷达回波信号的高速采集与处理、天线控制、实时显示与存储、回波强度定标等功能。设计中,利用复杂可编程逻辑器件（CPLD）和quartusⅡ设计软件,产生各种复杂的时序逻辑控制时钟,协调信号处理器、天线控制器中各功能电路的工作。实现的数据处理系统达到了系统的技术指标,通过实际使用证明,系统性能稳定可靠、结构简单、界面友好、操作方便、便于升级,完全能够实时、高效地处理常规天气雷达信号。     

相邻新一代天气雷达回波强度误差分析

对相邻天气雷达同一覆盖区域回波强度误差分析,旨在提高三维拼图软件的准确率。利用广东省6部天气雷达北京时2008年6月6日12~14时的原始资料,以广州雷达为基准,分别与深圳,阳江,韶关,梅州,汕头5部雷达进行对比分析,采用了对应点对比法和线性插值算法,直接对两部雷达基数据处理,对比分析同一时间,同一位置的S波段的PPI回波强度资料,分析结果表明:两部雷达在同一覆盖区域具有较好的一致性,相同区域内回波强度差值平均在不同时刻变化很小,验证了此方法分析覆盖区域内回波强度对比的有效性。实验结果表明:按此算法选取作为对比标准的广州雷达平均回波强度值略高。     

基于双线偏振多普勒雷达识别地物回波

地物回波的存在严重影响雷达数据质量,从而影响定量降水估测精度。双线偏振多普勒天气雷达在识别地物回波方面具有明显优势。分析了北京市气象局C波段双线偏振多普勒天气雷达探测到的降水回波和地物回波的特征,在刘黎平的模糊逻辑算法基础上选择容易区分降水回波和地物回波的特征量,加入偏振参数构成偏振模糊逻辑算法。利用2012年的"7.21特大暴雨"个例对识别效果进行分析,并与常规模糊逻辑算法识别效果对比。结果表明,加入偏振参数的模糊逻辑算法能有效识别地物回波,对地物回波识别效果有明显改善,并有效解决了过度识别零速度降水区的问题。