久久一区二区免费播放,国产在线欧美日韩一区二区,国产综合色在线视频,精品伊人久久久香线蕉,精品视频麻豆网站,玖玖国产,国内精品久久久久影,在线观看精品视频一区二区三区,午夜久久影院,国产精品一区久久

散射計(jì)回波信號中降水回波及海面后向散射的分離方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種散射計(jì)回波信號中降水回波及海面后向散射的分離方法，通過對接收到的回波信號進(jìn)行脈沖壓縮輸出壓縮脈沖信號，利用頻率域加窗算法對壓縮脈沖信號進(jìn)行副瓣抑制，消除了降水回波信號及海面回波信號中均存在的距離副瓣的耦合，有效的分離降水和海面的時域混疊，并在頻率域進(jìn)行多普勒頻率校正及能量衰減補(bǔ)償，可從復(fù)雜的海氣邊界混合回波信號中提取、同步反演有效的降水及海面后向散射系數(shù)，消除或補(bǔ)償相互之間影響，實(shí)現(xiàn)降水回波與海面后向散射的有效分離。
【專利說明】散射計(jì)回波信號中降水回波及海面后向散射的分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋-大氣環(huán)境監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及散射計(jì)回波信號中降水回波及海面后向散射的分離方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，散射計(jì)是一種特殊設(shè)計(jì)的用于高精度測量歸一化后向散射截面的雷達(dá)。星載微波散射計(jì)是目前獲取全球海面風(fēng)場最主要的遙感器，由于海表粗糙度是影響后向散射的主要因素，且海表粗糙度與海面風(fēng)速有一定的對應(yīng)關(guān)系。因此散射計(jì)可以通過測量經(jīng)風(fēng)場調(diào)制的海面后向散射系數(shù)，反演得到海面風(fēng)場。但散射計(jì)電磁波受降水的影響非常嚴(yán)重，主要體現(xiàn)在降水對電磁波的衰減、多普勒頻率調(diào)制以及對海面粗糙度的影響造成后向散射系數(shù)改變。對于極端天氣，如臺風(fēng)、強(qiáng)降雨條件下，星載散射計(jì)測得的風(fēng)矢量存在很大誤差甚至無法工作。QuikSCAT，HY-2衛(wèi)星散射計(jì)等在軌運(yùn)行的星載散射計(jì)，均采用降雨標(biāo)志的方法將有降水出現(xiàn)的數(shù)據(jù)剔除，導(dǎo)致散射計(jì)在降水區(qū)域得不到任何數(shù)據(jù)，給降水多發(fā)區(qū)域(尤其是熱帶地區(qū))的海洋環(huán)境監(jiān)測和天氣研究造成了很大損失和阻礙。
[0003]利用散射計(jì)獲取海氣邊界層遙感信息是當(dāng)前國際上的研究熱點(diǎn)。目前還沒有星載微波散射計(jì)具備降水與海面后向散射同時觀測的能力。散射計(jì)測量海面后向散射系數(shù)并反演風(fēng)場過程中，含有降水的回波往往被當(dāng)做受污染信號直接丟棄。而在降水測量過程中，海面回波因其能量較強(qiáng)，又會對降水回波形成較強(qiáng)干擾，造成海面附近降水測量誤差很大。因此，去除降水和海面回波之間的相互耦合，成為微波散射計(jì)惡劣天氣下提高觀測性能的關(guān)鍵。目前，在國內(nèi)外多個機(jī)載實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中已明確提出了對海洋-大氣聯(lián)合觀測的需求，如美國麻省大學(xué)和Ν0ΑΑ (美國國家海洋與大氣管理局)聯(lián)合研制的機(jī)載三維風(fēng)雨微波成像儀(IWRAP, Imaging Wind and Rain Airborne Profiler)。我國的大科學(xué)工程航空遙感系統(tǒng)全極化微波散射計(jì)也提出了以海面風(fēng)場和大氣降水兼顧測量的要求。
[0004]在這些機(jī)載設(shè)備，尤其是星載設(shè)備中，為增強(qiáng)回波信噪比并提高距離分辨率，散射計(jì)多采用脈沖壓縮體制，但脈沖壓縮距離副瓣會造成臨近目標(biāo)回波的污染，特別是強(qiáng)散射體附近的弱散射目標(biāo)，往往會被強(qiáng)散射體的距離副瓣所淹沒(距離副瓣比主瓣低_13dB)。比如距離海面較近的低空微弱降水回波，在時域上很容易被海面回波的距離副瓣污染，無法獲得降水信息(海面回波脈沖壓縮后最高距離副瓣比主瓣低13dB，而降水回波往往比海面回波低50dB以上)。另一方面，當(dāng)降水強(qiáng)度較大時，降水對海面回波信號的雙向衰減及多普勒頻率調(diào)制作用又將給海面后向散射的測量帶來能量域和頻率域誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，為解決由于散射計(jì)回波信號中降水回波及海面后向散射存在耦合，導(dǎo)致反演獲得的降水信息和海面風(fēng)場信息不準(zhǔn)確的問題，本發(fā)明提供一種散射計(jì)回波信號中降水回波及海面后向散射的分離方法，利用該分離方法可以有效的分離降水和海面的時域混疊，并在頻率域進(jìn)行多普勒頻率估計(jì)及能量衰減補(bǔ)償，可從復(fù)雜的海氣邊界混合回波信號中提取、同步反演有效的降水及海面后向散射系數(shù)，消除或補(bǔ)償相互之間影響，實(shí)現(xiàn)降水回波與海面后向散射的有效分離，以提高散射計(jì)在惡劣天氣下的風(fēng)場/降水反演精度。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種散射計(jì)回波信號中降水回波的分離方法，所述降水回波的分離方法包括:
[0007]步驟1)通過多波束散射計(jì)生成并發(fā)射線性調(diào)頻矩形脈沖信號；
[0008]步驟2)在接收端利用匹配濾波器對步驟1)中所述的線性調(diào)頻矩形脈沖信號的回波信號進(jìn)行匹配濾波輸出壓縮脈沖信號，通過頻率域加窗算法進(jìn)行副瓣抑制；
[0009]步驟3)將壓縮脈沖信號按距離門劃分，并通過脈沖對算法計(jì)算平均多普勒頻率和能量，獲得每一距離門的平均多普勒譜和相應(yīng)的平均功率，所述的平均功率用以提供給定高度上詳盡的降水信息；
[0010]步驟4)用上一步驟所得的不同距離門中平均多普勒譜反演雨滴法向運(yùn)動速率；
[0011]步驟5)對線性調(diào)頻矩形脈沖信號與回波信號中測得的雷達(dá)反射率因子沿波束路徑進(jìn)行衰減校正獲得降水的真實(shí)強(qiáng)度。
[0012]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟1)中的線性調(diào)頻矩形脈沖信號表示為:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.散射計(jì)回波信號中降水回波的分離方法，其特征在于，所述降水回波的分離方法包括:步驟1)通過多波束散射計(jì)生成并發(fā)射線性調(diào)頻矩形脈沖信號；步驟2)在接收端利用匹配濾波器對步驟1)中所述的線性調(diào)頻矩形脈沖信號的回波信號進(jìn)行匹配濾波輸出壓縮脈沖信號，通過頻率域加窗算法進(jìn)行副瓣抑制；步驟3)將壓縮脈沖信號按距離門劃分，并通過脈沖對算法計(jì)算平均多普勒頻率和能量，獲得每一距離門的平均多普勒譜和相應(yīng)的平均功率，所述的平均功率用以提供給定高度上詳盡的降水信息；步驟4)用上一步驟所得的不同距離門中平均多普勒譜反演雨滴在不同距離門中的法向運(yùn)動速率；步驟5)對線性調(diào)頻矩形脈沖信號與回波信號中測得的雷達(dá)反射率因子沿波束路徑進(jìn)行衰減校正獲得降水的真實(shí)強(qiáng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散射計(jì)回波信號中降水回波的分離方法，其特征在于，所述步驟1)中的線性調(diào)頻矩形脈沖信號表示為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散射計(jì)回波信號中降水回波的分離方法，其特征在于，所述步驟2)中的匹配濾波輸出壓縮脈沖信號的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散射計(jì)回波信號中降水回波的分離方法，其特征在于，所述步驟2)中的副瓣抑制的抑制度范圍為-40~-70dB，副瓣抑制的抑制函數(shù)采用Hamming窗函數(shù)或Kaiser窗函數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散射計(jì)回波信號中降水回波的分離方法，其特征在于，所述步驟3)中每一距離門的平均多普勒譜計(jì)算公式為:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散射計(jì)回波信號中降水回波的分離方法，其特征在于，所述步驟3)中每一距離門的平均功率計(jì)算公式為:
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散射計(jì)回波信號中降水回波的分離方法，其特征在于，所述的不同距離門中平均多普勒譜反演雨滴法向運(yùn)動速率的計(jì)算公式表示為:Vn = fdλ/2其中fd為多普勒頻移，\為雨滴法向運(yùn)動速度，λ為發(fā)射信號波長。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散射計(jì)回波信號中降水回波的分離方法，其特征在于，所述降水的真實(shí)強(qiáng)度通過積分路徑衰減算法求得，計(jì)算公式表示為:
9.散射計(jì)回波信號中海面后向散射的分離方法，其特征在于，所述的海面后向散射的分離方向包括:步驟1)在接收端利用匹配濾波器對權(quán)利要求1中所述的線性調(diào)頻矩形脈沖信號的回波信號進(jìn)行匹配濾波輸出壓縮脈沖信號，通過頻率域加窗算法進(jìn)行副瓣抑制，獲得散射計(jì)回波信號；步驟2)采用加窗傅立葉變換的方法，從散射計(jì)回波信號中選取海面附近回波信號，濾除其中帶有多普勒回波的信號，再進(jìn)行傅立葉逆變換，得到海面回波信號；步驟3)利用積分路徑衰減算法計(jì)算獲得的總降水衰減，矯正降水對海面回波的總衰減，獲得海面后向散射 系數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的散射計(jì)回波信號中海面后向散射的分離方法，其特征在于，所述步驟1)中的副瓣抑制的抑制度范圍為-25~-45dB，副瓣抑制的抑制函數(shù)采用Hamming窗函數(shù)或Kaiser窗函數(shù)。
【文檔編號】G01S7/41GK103675788SQ201310654244
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】朱迪, 董曉龍, 何寶宇, 徐星歐, 朱金臺, 王倩, 鮑青柳 申請人:中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心