专利名称：一种毫米波云雷达信号处理方法
技术领域：
本发明涉及一种雷达信号处理方法，特别是一种毫米波云雷达信号处理方法。
背景技术：
目前毫米波云雷达所用的信号处理方法和天气雷达相似，采用数字视频积分处理(DVIP)进行回波信号功率的估计，即由I/Q形成的复数的模的平方得到信号功率值，为降低噪声干扰的影响，在方位和距离上进行多次平均；在假定回波信号服从高斯分布的条件下，采用脉冲对处理(PPP )进行径向速度和速度谱宽的估计。数字视频积分处理和脉冲对处理方法，虽然简单且数据率较高，但对于低发射峰 值功率和固定指向的毫米波云雷达，不能充分利用脉冲积累技术提高雷达探测威力，因此并不适用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种毫米波云雷达信号处理方法，解决低发射峰值功率毫米波云雷达探测能力不足的问题。一种毫米波云雷达信号处理方法，其具体步骤为
第一步搭建毫米波云雷达信号处理系统，并设置三种探测模式毫米波云雷达信号处理系统，包括数据采集模块、数据预处理模块、数据处理模块和数据合成模块。数据采集模块用于采集毫米波云雷达回波信号；数据预处理模块用于对毫米波云雷达回波信号进行数据预处理，输出功率谱密度分布数据；数据处理模块用于对功率谱密度分布进行数据处理，输出基数据；数据合成模块用于对三种探测模式下的基数据进行合成，输出最终的基数据。为适应低空和高空不同探测高度，层云、卷云和弱降水不同探测目标，信号处理系统设置三种探测模式，分别为边界层模式、卷云模式和降水模式。边界层模式主要用于低空边界层云和雾的探测，采用窄脉冲和短脉冲重复周期波形及较多的时域积累数，典型的参数包括脉冲宽度O. 2 μ S、脉冲重复周期60 μ S、时域积累数8、FFT点数256、频域积累数16。卷云模式主要用于高空卷云的探测，采用高占空比脉冲压缩和长脉冲重复周期波形，典型的参数包括脉冲宽度12 μ S、脉冲重复周期120 μ S、时域积累数2、FFT点数256、频域积累数32。降水模式主要用于弱降水的探测，采用窄脉冲和长脉冲重复周期波形及较多的频域积累数，典型的参数包括脉冲宽度O. 2 μ S、脉冲重复周期120 μ S、时域积累数1、FFT点数256、频域积累数64。第二步数据采集模块采集毫米波云雷达回波信号
数据采集模块采集毫米波云雷达的信号随时间幅度变化的数据，即I/Q信号，作为信号处理系统的初始输入信息。第三步数据预处理模块对毫米波云雷达回波信号进行预处理
数据预处理模块通过脉冲压缩、时域积累、去直流、FFT和频域积累对毫米波云雷达回波信号进行预处理，输出功率谱密度分布数据。脉冲压缩是同时提高毫米波云雷达探测威力和距离分辨率的有效途径，但在对云雨分布式目标探测中，距离旁瓣是影响雷达探测性能的关键性因素之一。为降低距离旁瓣的影响，脉冲压缩针对非线性调频和升余弦加权发射信号波形进行，并在脉冲压缩时选择加窗处理，窗函数包括汉明窗和切比雪夫窗，非线性调频发射信号波形、升余弦加权发射信号波形和加窗处理分别表示为
权利要求
1.一种毫米波云雷达信号处理方法，其特征在于具体步骤为 第一步搭建毫米波云雷达信号处理系统，并设置三种探测模式毫米波云雷达信号处理系统，包括数据采集模块、数据预处理模块、数据处理模块和数据合成模块；数据采集模块用于采集毫米波云雷达回波信号；数据预处理模块用于对毫米波云雷达回波信号进行数据预处理，输出功率谱密度分布数据；数据处理模块用于对功率谱密度分布进行数据处理，输出基数据；数据合成模块用于对三种探测模式下的基数据进行合成，输出最终的基数据； 为适应低空和高空不同探测高度，层云、卷云和弱降水不同探测目标，信号处理系统设置三种探测模式，分别为边界层模式、卷云模式和降水模式；边界层模式主要用于低空边界层云和雾的探测，采用窄脉冲和短脉冲重复周期波形及较多的时域积累数，典型的参数包括脉冲宽度O. 2 μ S、脉冲重复周期60 μ S、时域积累数8、FFT点数256、频域积累数16 ’卷云模式主要用于高空卷云的探测，采用高占空比脉冲压缩和长脉冲重复周期波形，典型的参数包括脉冲宽度12 μ S、脉冲重复周期120 μ S、时域积累数2、FFT点数256、频域积累数32;降水模式主要用于弱降水的探测，采用窄脉冲和长脉冲重复周期波形及较多的频域积累数，典型的参数包括脉冲宽度O. 2 μ S、脉冲重复周期120 μ S、时域积累数1、FFT点数256、频域积累数64 ； 第二步数据采集模块采集毫米波云雷达回波信号 数据采集模块采集毫米波云雷达的信号随时间幅度变化的数据，即I/Q信号，作为信号处理系统的初始输入信息； 第三步数据预处理模块对毫米波云雷达回波信号进行预处理数据预处理模块通过脉冲压缩、时域积累、去直流、FFT和频域积累对毫米波云雷达回波信号进行预处理，输出功率谱密度分布数据； 脉冲压缩是同时提高毫米波云雷达探测威力和距离分辨率的有效途径，但在对云雨分布式目标探测中，距离旁瓣是影响雷达探测性能的关键性因素之一；为降低距离旁瓣的影响，脉冲压缩针对非线性调频和升余弦加权发射信号波形进行，并在脉冲压缩时选择加窗处理，窗函数包括汉明窗和切比雪夫窗，非线性调频发射信号波形、升余弦加权发射信号波形和加窗处理分别表示为 > (t) = —i^rect — exp| + ,0 < <Τ(I)%/Τ _τ_■ 式中-(t)为发射信号波形，f为时间变量，τ为信号持续时间，/o为信号起始频率，m为相位变化；
全文摘要
本发明公开了一种毫米波云雷达信号处理方法，在边界层模式、卷云模式和降水模式下，通过数据采集模块采集毫米波云雷达回波信号；数据预处理模块对毫米波云雷达回波信号进行数据预处理，输出功率谱密度分布数据；数据处理模块对功率谱密度分布进行数据处理，输出基数据；数据合成模块对三种探测模式下的基数据进行合成，输出最终的基数据；实现了毫米波云雷达的信号处理。本方法能有效解决全固态或行波管体制毫米波云雷达发射峰值功率低而导致的探测威力不足的问题，提高雷达探测威力，尤其适用于固定垂直指向的毫米波云雷达。
文档编号G01S7/41GK102890272SQ20121043401
公开日2013年1月23日 申请日期2012年11月5日 优先权日2012年11月5日
发明者魏艳强, 张哲 申请人:中国航天科工集团第二研究院二十三所