一种风廓线雷达谱矩估计方法研究

在风廓线雷达谱数据处理中,雷达低层距离库探测的谱数据通常出现地杂波与大气回波谱交叠的情况,为了有效抑制杂波干扰,并提高雷达探测范围和精度,需要对大气回波谱的谱矩进行有效估计.文中通过对多普勒回波功率谱分析,提出了一种基于高斯拟合估计雷达回波谱谱矩的方法,与常规方法比较,在低层距离库谱矩估计得到有效改进.     

基于RELAX的气象雷达回波参数化谱矩估计方法

气象雷达回波的功率、平均频率和谱宽等谱矩参数与气象目标的类型密切相关,如何准确估计一直是关注的问题。地杂波也是气象雷达面临的严重干扰。气象目标回波和地杂波的频谱呈现高斯谱的特征,其参数化模型可以利用来估计这些谱矩参数。提出了拟合信号功率谱的参数化谱矩估计方法,并采用RELAX的思想进行多个高斯谱信号混合时的谱矩参数估计。最后利用仿真气象雷达信号进行了实验和性能分析,实验结果表明提出的方法能准确估计出高斯功率谱的谱矩参数,且具有较高的分辨率。与脉冲对法相比可用于估计多个高斯谱混合的情况（比如地杂波和气象回波叠加在一起时）,与最大似然法相比降低了运算量。      

低信噪比下雷达回波谱矩快速估计方法

针对在低信噪比下机载气象雷达回波多普勒参数（谱矩）估计不准确的问题，本文在气象目标的雷达回波频谱服从高斯分布的基础上，给出了一种利用协方差矩阵分解的快速参数化谱矩估计算法。通过理论分析，推导出雷达回波的协方差矩阵具有范德蒙结构特性，进而将用于谱矩估计的代价函数转化为类傅里叶变换结构，然后进一步通过快速傅里叶变换和高斯加权滑窗计算代价函数，实现快速的谱矩估计。仿真实验结果表明，该方法在信噪比低于5 dB时仍可以有效估计雷达回波的谱矩参数，同时运算复杂度大大降低，而且在谱宽值较大情况下仍能保持较好的估计性能。      

多普勒天气雷达的交替PRT地物滤波算法

交替脉冲技术是多普勒天气雷达解速度模糊的一种方法,但是对于交替脉冲技术中的非均匀时间序列,由于没有行之有效的地杂波滤波器,因而阻碍了这种方法在多普勒天气雷达中的实际应用。该文研究了新的谱处理地物滤波器,它从频域滤除地杂波的谱分量,并利用幅度反卷积和幅度谱校正重建天气回波的频谱,然后从重建的频谱进行多普勒参数的估计。与时域地物滤波器相比,它不仅解决了滤波器频率响应中出现错误对消区的问题,而且还可以在地杂波存在时,在扩展的不模糊速度范围内更准确地估计出多普勒参数,使交替重复周期解速度模糊技术更有实用价值。     

基于分数阶谱的频域广义白化滤波方法

在简要介绍稳定分布统计特性的基础上,描述了稳定分布的谱表示,提出了一种不同于二阶过程功率谱的共变谱密度概念及基于共变函数与共变谱密度的稳定分布白噪声的概念及其判断标准,对传统意义上的白噪声进行了广义化,并依据稳定分布的参数模型,论述了一种基于α谱的频域广义白化滤波方法。仿真实验表明,这种算法是一种在高斯和分数低阶α稳定分布噪声条件下具有良好韧性的白化滤波方法,是对传统的二阶统计量基础上的白化滤波方法的改造与推广。     

改进的基于白化滤波器的降晰函数尺寸估计方法

给出了一种改进的降晰函数尺寸估计方法,它能为图像盲复原提供重要的先验信息,增强复原结果的可靠性.该算法首先由AR模型导出白化滤波器,然后对降质图像白化后的结果进行两种操作,以保证算法在低信噪比下的可行性:一是利用AR模型误差在边缘区域与平滑区域的差异,通过边缘提取与膨胀操作实现有效区域的快速提取;二是对有效区域通过平滑滤波进行噪声项的有效抑制.最后,对滤波后的有效区域进行相关值计算,依据取得最小值时的位移与降晰函数尺寸之间的关系估计降晰函数的尺寸.该方法经仿真实验验证:在低信噪比时,较改进前的方法能给出可靠的尺寸估计.     

基于多普勒谱特征分析的舰船长度估计

当前,各国越来越重视发展和保护本国的海洋权益,利用宽带雷达获取舰船目标的高分辨距离像并进行舰船类型识别逐步成为研究热点。船长是舰船的重要特征信息,对于判定舰船的类型和威胁等级具有重要意义。由于海杂波的时变和复杂性,利用信噪比门限方法确定距离像中舰船目标的边界并估计船长是不稳健的。从舰船类大刚体目标与海表面的运动特征差异出发,详细阐述了基于高分辨距离像多普勒谱分析的舰船长度估计方法,对不含目标距离单元和含目标距离单元多普勒谱的特征差异进行分析。提出分别利用多普勒谱的归一化波形熵特征和距离滑窗内距离单元的多普勒中心频率的均方差特征判定距离单元中目标的有无,实验结果证明了所提方法的有效性。     

利用RR-MWF的低信噪比下机载气象雷达回波谱矩估计方法

常规机载气象雷达采用脉冲对法估计谱宽实现湍流检测,当信噪比较低时脉冲对法的谱宽估计误差大。晴空湍流（clear air turbulence,CAT）含水量较少,雷达回波信噪比很低,因此常规机载气象雷达无法检测CAT。为提高低信噪比下机载气象雷达回波谱宽估计性能,提出了一种基于降秩多级维纳滤波器（Reduced-Rank Multistage Wiener Filter, RR-MWF）的回波谱矩估计方法。该方法在机载气象雷达引入空时体制的基础上,利用空时域联合处理对湍流回波进行处理,通过空时积累改善信噪比。在最小均方误差准则下,构造了适用于分布式气象目标的自适应RR-MWF权矢量和代价函数,估计回波谱矩。仿真实验表明,提出的RR-MWF估计器在信噪比低于10dB时明显优于常规的脉冲对法,可用于CAT检测。      

多普勒天气雷达合成切变算法及改进方法的研究

该文在研究由多普勒天气雷达速度场计算合成切变所采用的直接计算差值滤波算法的基础上,针对其存在的边缘点的切变识别较少等问题,结合最小二乘法在线性拟合方面的优势以及雷达数据沿径向分布的特点,提出一种基于取不同拟合窗口的最小二乘法的算法,并利用计算定位精度等方法比较和分析这两种算法,最小二乘法算法在定位精度、识别能力、边缘切变识别等方面优于直接计算差值滤波算法。在2008年北京奥运气象保障中应用最小二乘法的合成切变气象产品给人工影响天气提供了重要参考资料。     

脉冲多普勒雷达杂波功率谱实时计算方法

本文介绍了脉冲多普勒雷达的距离—多普勒杂波功率谱计算方法,针对杂波仿真中存在的精度和实时性之间的矛盾,提出一种新的杂波功率谱实时计算方法,即事先存储部分计算量较大的面积单元数据,然后实时构造杂波功率谱.该方法既保持了非实时算法的高精度,又满足了实时性要求,计算时间小于100ms.     

一种双极化气象雷达自适应谱极化滤波方法

针对双极化气象雷达中非气象回波的滤除问题,该文提出一种基于詹森-香农散度原理的自适应移动谱去极化比(AMsDR)滤波方法。该方法根据不同方位向回波的谱去极化比分布情况,利用气象回波和杂波在距离-多普勒图上的特征差异实现气象回波的保留和杂波的滤除。与现有固定阈值的移动谱去极化比滤波器相比,AMsDR滤波方法可根据不同方位向降雨和杂波的回波差异自适应地选择滤波阈值,提高杂波抑制与降雨保留性能。      

基于高阶矩函数的雷达目标微动参数估计方法

提出了一种适用于窄带雷达信号的微动参数快速估计方法.该方法首先对目标回波信号进行混频处理,并去除直流分量后计算高阶矩函数,通过检测不同时延下高阶矩虚数部分傅里叶变换累积结果的峰值位置,可快速获得目标部件的旋转频率.然后结合串行消除的方法实现对旋转半径和初相的快速准确估计.最后,仿真验证了该方法的有效性.     

基于多正弦窗谱估计的改进谱减法语音增强

采用运算简单、实时性好、改进的功率谱减法对带噪语音进行增强。鉴于谱减法的特点,文中采用了多正弦窗谱估计对功率谱进行估计。多正弦窗谱估计是一种非参数的现代谱估计方法,与周期图法相比,谱估计偏差和方差更小,可以得到效果更好的增强语音。分别对周期图法、多窗谱法及多正弦窗谱法的增强效果进行了比较。实验结果表明,语音在多正弦窗谱法增强后,分段信噪比最高,且没有因为谱减产生的音乐噪声,主观听觉效果最好。多正弦窗谱估计对输入信噪比较低的含噪语音增强效果非常好。     

随机相位编码在多普勒天气雷达中的应用

利用多普勒天气雷达观测中小尺度强对流天气系统时,为了避免产生速度模糊,往往需要采用比较高的重复频率,这时远距离回波就会产生折叠,且与正常回波混叠在一起,使数据质量大为下降。文中介绍了距离折叠产生的机制,阐述了使用随机相位编码退距离折叠的原理,并结合某型X波段多普勒天气雷达对该技术进行了成功的应用。实际探测结果表明,使用随机相位编码技术可以有效解决多普勒天气雷达的距离折叠问题,但也会在一定程度上使真实回波有所减弱,并消去边缘的弱回波。     

多普勒天气雷达接收机的设计

介绍了Ｘ波段脉冲多普勒天气雷达接收机的一种设计方案，阐述了针对气象目标回波信号特点的接收机通道、高纯频谱信号源的设计思想，并给出了实验结果     

X波段双基站多普勒天气雷达系统设计

X波段双基站多普勒天气雷达系统是一种新型气象探测雷达系统，主要用于测量降雨回波的三维风场。根据x波段天气雷达的功能要求及设备组成特点，采用波导缝隙天线及GPS系统解决了空间、相位、时间的三大同步问题，具有结构简单、价格低廉、工作可靠、灵敏度高等特点。还分析了确定系统性能指标的算法，并给出了基于GPs的具体工程实施方法，该系统有很好的推广价值。     

机载气象雷达风切变探测技术研究

低空风切变探测是机载气象雷达主要的工作方式,其核心技术是信号处理算法。信号处理算法的有效性直接关系到低空风切变有效探测。文中介绍了低空风切变的概念和特征,系统地研究了信号处理相关技术。在传统FFT频域法的基础上,运用现代谱估计ARburg法对气象回波进行频谱估计,以提高气象回波平均速度和谱宽的计算准确性。在风速梯度计算方面,应用最小二乘法技术,有效地减小噪声和速度测量误差带来的影响。最后利用风切变回波模拟数据进行了系统仿真分析,仿真结果验证了该系统算法的有效性。     

一种基于白化滤波器的红外小目标检测方法

提出了一种新的红外图像场景模型,新模型认为红外图像中只包括2种类型的点:目标和起伏噪声。提出了基于这种模型的白化滤波器,给出了对红外图像背景进行白化的算法步骤,并采用基于单个像素局部邻域估计该点功率谱的方法实现了白化滤波器。实验结果表明,这种方法能够很好地白化起伏背景,为进一步的红外目标检测打下了基础。     

基于多窗谱估计的改进谱减法

在各种语音增强法中,谱减法以其简单、有效而被广泛应用。在谱减法中,一般使用周期图法对语音信号进行功率谱估计,但是它的估计偏差以及方差较大,直接结果是引起了较大的音乐噪声。而多窗谱(multitaper)估计具有较小的估计偏差和方差。因此,使用基于多窗谱估计的改进谱减法可以有效降低音乐噪声。实验结果证明,在相同实验条件下,该方法得到的增强语音中的音乐噪声要明显小于使用周期图法的结果,且信噪比可提高1~2 dB。     

全极化合成孔径雷达图像极化白化滤波参数估计方法的改进研究

本文介绍了全极化SAR图像相干斑抑制的极化白化滤波,及其参数估计的传统方法.针对传统参数估计方法的缺陷,提出了增强的自适应边缘检测参数估计方法.由于以上方法无法检测点、线目标,本文提出了一种新的参数估计方法.将这些方法应用到NASA JPL实验室的全极化SAR图像数据中,得到了相干斑抑制图像.对这些图像进行详细的分析、比较,结果证明参数估计新方法具有强的适应性和有效性.