一种风廓线雷达干扰抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及风廓线雷达技术领域，具体是一种风廓线雷达干扰抑制方法。
【背景技术】
[0002] 风廓线雷达是通过向高空发射不同方向的电磁波束，接收并处理这些电磁波束因 大气垂直结构不均匀而返回的信息进行高空风场探测的一种遥感设备。风廓线雷达利用多 普勒效应能够探测其上空风向、风速等气象要素随高度的变化情况，具有探测时空分辨率 高、自动化程度高等优点。在风廓线雷达基础上增加声发射装置构成无线电一一声探测系 统，可以遥感探测大气中温度的垂直廓线。风廓线雷达在气象、环保、军事等领域具有广阔 的应用和研宄前景。风廓线雷达回波信号功率较弱，而地杂波和间歇性杂波的幅度要高于 风信号数个量级，造成风廓线雷达有效数据率偏低，另外，由于风廓线雷达与广播通信等设 备的工作频段比较接近，再加上风廓线雷达回波信号功率较弱，所以容易受到无线电波的 干扰，如何有效抑制杂波及无线电波对风廓线雷达的影响是亟待解决的难题之一。目前风 廓线雷达主要采用经典的信号处理技术，例如脉冲压缩编码、去直流、谱积累、谱对消等，虽 然对有源干扰有一定抑制作用，但信干比改善不大，效果不明显。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种风廓线雷达干扰抑制方法，以解决上述【背景技术】中提 出的问题。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0005] -种风廓线雷达干扰抑制方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤一：选定最优的分数阶次a
[0007] 步骤二：对经相干积累后的时域数据在最优分数阶a_下进行分数阶傅立叶变 换，得到相应的分数阶域信号形式；
[0008] 步骤三：以接收信号在分数阶域内的各阶矩的统计特性为依据来确定杂波干扰检 测阈值，根据阈值设定在分数阶域内进行杂波抑制处理，将超过阈值的分数域数据识别为 杂波并进行抑制；
[0009] 步骤四：对抑制后的数据进行逆分数阶傅立叶变换，获得去除杂波后的时域风廓 线雷达数据，完成杂波抑制处理；
[0010] 步骤五：在风廓线雷达发射端，同步产生脉间、脉内两种伪随机码序列，其中脉间 伪随机序列采用M序列，序列长度根据实际工作参数选择，假设其码长为L，脉内编码序列 采用巴克码，假设其码长为P，设脉间伪随机编码的码本为R:
[0011] R= [R1R2 …Ri …RJt (8)
[0012] 式中RiSM序列伪随机码码元，i= 1，2. ..L，T表示矩阵转置；脉内编码码本为 巴克码，其位数为P，
[0013]BK= [bk(l)bk(2) ...bk(i) ...bk(P)]T (9)
[0014] 式中码元为bk(i)，i= 1，2...P，T表示矩阵转置；
[0015]步骤六：在风廓线雷达发射端，上述公式（8)和公式（9)码本序列经脉间脉内联合 编码序列为：
【主权项】
1. 一种风廓线雷达干扰抑制方法，其特征在于，包括w下步骤： 步骤一；选定最优的分数阶次awt; 步骤二；对经相干积累后的时域数据在最优分数阶awt下进行分数阶傅立叶变换，得 到相应的分数阶域信号形式； 步骤接收信号在分数阶域内的各阶矩的统计特性为依据来确定杂波干扰检测阔 值，根据阔值设定在分数阶域内进行杂波抑制处理，将超过阔值的分数域数据识别为杂波 并进行抑制； 步骤四；对抑制后的数据进行逆分数阶傅立叶变换，获得去除杂波后的时域风廓线雷 达数据，完成杂波抑制处理； 步骤五；在风廓线雷达发射端，同步产生脉间、脉内两种伪随机码序列，其中脉间伪随 机序列采用M序列，序列长度根据实际工作参数选择，假设其码长为以脉内编码序列采用 己克码，假设其码长为P，设脉间伪随机编码的码本为R: R=[RiR2…而…Rl]t 巧） 式中而为M序列伪随机码码元，i= 1,2...以了表示矩阵转置； 脉内编码码本为己克码，其位数为P， BK=比k(l)bk(2)…bk(i)…bk(P)]T (9) 式中码元为化(i)，i= 1，2...P，T表示矩阵转置； 步骤六；在风廓线雷达发射端，上述公式（8)和公式（9)码本序列经脉间脉内联合编码 序列为：
(10J 式中RBi为编码后第i个脉冲内的码本信号，i= 1,2...L
(11) 式中mod0为求余运算，xor为异或运算符； 步骤走；将公式（10)产生的码本序列传送至风廓线雷达发射信号调制器并发射，同时 将公式（8)和公式（9)产生的码本序列保存在接收信号处理机中； 步骤八；在风廓线雷达接收端对步骤走中的发射信号进行接收，设时域积累为J次，FFT点数为N，距离口数为G，则信号处理机需处理的信号样本空间I为： (12) 式中A。分别代表第iXj次采样信号au(1)，a。似，...a。(G+P-l)构成的样本空间， 其中i= 1，2. . .N，j= 1，2. . .J分别与信号处理中的FFT点数和相干积累次数有关，L= NXJ; Aij= [au(l)a。'似…a。'似a。'佑+1)…a。'佑+P-1)]T (蝴 步骤九：在接收端信号处理机内，将接收到的信号通过采样样本公式（12)转化为信号 空间，再将该信号空间内的信号进行脉间、脉内两次解码处理，即可获得抑制非相参无线电 干扰方法处理后的结果； 第一次解码为公式（12)信号与公式（8)产生的脉间伪随机码本序列进行解码处理 得：
第二次解码为公式（14)的计算结果与公式（9)产生的脉内码本序列进行解码处理 得：
完成无线电干扰抑制处理。
2.根据权利要求1所述的风廓线雷达干扰抑制方法，其特征在于，步骤一中所述选定 最优的分数阶次awt的方法为： 使用公式（1)进行分数阶傅立叶变换：
(1) 其中，a为分数阶次；x(t)为经相干积累后的时域数据，即输入数据；F。（U)为变换后 的分数域信号；则最优分数阶次awt的分数阶傅立叶变换峰值和带宽0awt,u应满足（2) 和做；
通过代入a在0到JT之间的不同取值，捜索满足式（2)和式（3)的取值为最优的分 数阶次awt。
3. 根据权利要求1所述的风廓线雷达干扰抑制方法，其特征在于，在步骤二中应用 FRFT的分解算法，在最优分数阶awt下进行分数阶傅立叶变换，即通过公式
得到相应的分数阶域信号形式，其中 Ax为信号x(t)的带宽， / N= (Ax)2,函数exp为指数函数，a为分数阶次。
4. 根据权利要求1或2或3所述的风廓线雷达干扰抑制方法，其特征在于，步骤=使用 二阶矩阵法，通过公式（7)确定杂波干扰检测阀值：
其中
为幅度均值的估计值，
为幅度标准偏差的估计值，0为口限优化因子，N为FRFT的点数，a为分数阶次。
【专利摘要】本发明公开了一种风廓线雷达干扰抑制方法，包括以下步骤：步骤一：选定最优的分数阶次αopt；步骤二：对经相干积累后的时域数据在最优分数阶αopt下进行分数阶傅立叶变换，得到相应的分数阶域信号形式；步骤三：以接收信号在分数阶域内的各阶矩的统计特性为依据来确定杂波干扰检测阈值；步骤四：对抑制后的数据进行逆分数阶傅立叶变换，获得去除杂波后的时域风廓线雷达数据，完成杂波抑制处理；风廓线雷达接收信号经过此方法处理后，能够降低无线电信号对风廓线雷达的影响，且能够显著的改善信噪比，实用性强。
【IPC分类】G01S7-292, G01S13-95, G01S7-36
【公开号】CN104793211
【申请号】CN201510203407
【发明人】宋琪, 陈之典, 芮文刚, 王宇航, 芮敏敏, 王威, 夏森, 赵伟
【申请人】芜湖航飞科技股份有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月24日