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风廓线雷达是现代大气观测装备的重要组成部分,在天气预报、大气和污染研究、航空航天活动、靶场武器试验、全球气候变化研究等方面均有应用。风廓线雷达利用大气湍流对电磁波的散射作用对大气风场等物理量进行探测,回波极其微弱,极易受到多种干扰源的干扰,直接影响风廓线雷达的数据质量。因而,抑制包括地物回波、无线射频信号、降水回波、间歇回波等在内的干扰,是风廓线雷达信号处理中的研究重点,也是本文所讨论的问题。 本文主要从风廓线雷达时域信号处理的角度出发,结合地物杂波与大气回波特性区别,利用小波分析抑制地物杂波对风廓线雷达信号的干扰;在谱处理方面,则是基于多峰识别,对风谱进行综合识别,抑制无线射频干扰对风廓线雷达数据的影响,同时为后续降水回波干扰识别与抑制提供基础,对于间歇回波干扰抑制并没有进行详细的讨论。 本文在结合Jordan、V.Lehmann等人对于小波分析抑制地物杂波方法研究的基础上,从小波分析基本理论出发,利用大气回波信号与地物杂波信号的区别特征,结合理论与模拟数据的分析,对在应用小波分析抑制地物杂波时遇到的母小波的选取、分解层数的选择、小波系数处理方法、小波分解层数的调整等问题进行了讨论,最终确定以db20小波为母小波,六层小波分解为主,通过基于模值的系数压缩法处理小波系数,形成了一个比较完整的小波分析抑制地物杂波的方法。本文还结合模拟数据模拟多种情况,包括多种杂信比、地物杂波谱宽等,验证该小波分析抑制地物杂波法的有效性,在实测数据的离线分析基础上,最后将该方法用于风廓线雷达信号处理软件实际运行中。 在风廓线雷达谱处理方面,本文则是首先简要介绍了客观噪声电平法和分段平均法这两种噪声电平计算方法,并且对分段平均法的修正系数进行了计算,对比Monte Carlo实验分析结果,发现客观噪声电平法得到的噪声电平更为接近实际噪声电平;其次,对比分析传统谱矩参数计算以及高斯拟合这两种谱参数计算法,为后续综合利用这两种谱参数计算提供基础;最后基于多峰识别理论提出了风谱综合处理法,利用风谱特征对回波谱进行简单识别,综合利用传统谱矩参数计算以及高斯拟合这两种谱参数计算法得到多组谱参数,基于空间连续性选择得到一组最终识别出的风信号,并且在实测数据上进行了检验与对比分析,取得了较好的效果,从数值上直观体现出小波分析抑制地物杂波的效果以及该风谱综合处理法能够抑制无线射频干扰对于风信号识别的影响。 本文结合工程实际,对风廓线雷达信号处理中的多个关键技术进行了研究,特别是小波分析抑制地物杂波法,本文尝试将该方法从实验分析推向工程应用。从研究的结果来看,无论是模拟数据分析,还是实测数据分析处理,都表明本文提出的小波抑制地物杂波法和风谱综合处理法是有效的。