风电杂波识别方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种风电杂波识别方法及装置，可以获得雷达扫描后返回的回波信号，根据所述回波信号的各距离库的I/Q时序信号计算得到每一个距离库的相对功率比、轮毂与天气回波功率比HWR和谱扁平度，对各距离库的相对功率比、HWR和谱扁平度进行归一化处理，得到归一化后的各距离库的相对功率比标量、HWR标量和谱扁平度标量，根据各距离库的相对功率比标量、HWR标量和谱扁平度标量确定各距离库对应的回波信号是否为风电杂波信号。可见，本发明专利技术通过相对功率比、HWR和谱扁平度这三个参量实现了对风电杂波信号的识别，有利于排除风电杂波对正常回波信号的干扰。

Wind power clutter identification method and device

The embodiment of the invention provides a wind power device and the complex wave identification method can obtain radar echo signal after the scan returns, according to the I/Q sequence signal of the echo signal from each base to calculate the relative power of each base distance ratio, the hub and the weather echo power ratio HWR and spectral flatness. The relative power for each distance base ratio, HWR and spectral normalized flat degree, normalized the distance database relative power ratio of HWR scalar, scalar and scalar spectral flatness is obtained, according to the relative power of each base distance than the scalar, scalar and scalar HWR spectrum flatness determine the echo signal from the corresponding library whether the wind turbine clutter signal. Therefore, the invention realizes the identification of wind power clutter signals through three parameters of relative power ratio, HWR and spectrum flatness, and is favorable for excluding the interference of wind power clutter to normal echo signals.

【技术实现步骤摘要】
风电杂波识别方法及装置
本专利技术涉及雷达
，特别是涉及风电杂波识别方法及装置。
技术介绍
随着世界范围内对清洁能源的重视，风电场日益增多，也导致风电场对天气雷达的干扰越来越严重。风电场对雷达的干扰主要来自三部分：风电塔、叶片、轮毂。其中风电塔固定不动，表现为正常地物杂波；轮毂缓慢转动，表现为零速度附近波动的强回波；叶片本身会造成回波，而且持续转动，叶片上的不同位置雷达会观测到不同的线速度，所以在频谱上表现为连续的强回波，而一个风电塔上一般装备三个叶片。可见，风电场对雷达造成的干扰较为复杂，如何识别风电杂波仍是本领域技术人员一个亟待解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种风电杂波识别方法及装置，以识别风电杂波。具体技术方案如下：一种风电杂波识别方法，包括：获得雷达扫描后返回的回波信号；根据所述回波信号的各距离库的I/Q时序信号计算得到每一个距离库的相对功率比、轮毂与天气回波功率比和谱扁平度；对各距离库的相对功率比、轮毂与天气回波功率比和谱扁平度进行归一化处理，得到归一化后的各距离库的相对功率比标量、轮毂与天气回波功率比标量和谱扁平度标量；根据各距离库的相对功率比标量、轮毂与天气回波功率比标量和谱扁平度标量确定各距离库对应的回波信号是否为风电杂波信号。可选的，所述根据各距离库的相对功率比标量、轮毂与天气回波功率比标量和谱扁平度标量确定各距离库对应的回波信号是否为风电杂波信号，包括：对每一个距离库：对该距离库的相对功率比标量、轮毂与天气回波功率比标量和谱扁平度标量进行加权平均运算，得到运算结果；将所述运算结果与第一预设阈值进行比较，如果大于所述第一预设阈值，则确定该距离库对应的回波信号为风电杂波信号，否则确定该距离库对应的回波信号为正常回波信号。可选的，所述对各距离库的相对功率比、轮毂与天气回波功率比和谱扁平度进行归一化处理，得到归一化后的各距离库的相对功率比标量、轮毂与天气回波功率比标量和谱扁平度标量，包括：通过梯形隶属函数(M/3，0)(M/3，1)对各距离库的相对功率比进行归一化处理，得到归一化后的各距离库的相对功率比标量，M为脉冲采样数；通过梯形隶属函数(0.1，0)(0.225，1)对各距离库的轮毂与天气回波功率比进行归一化处理，得到归一化后的各距离库的轮毂与天气回波功率比标量；通过梯形隶属函数(-20，0)(2，1)对各距离库的谱扁平度进行归一化处理，得到归一化后的各距离库的谱扁平度标量。可选的，所述根据所述回波信号的各距离库的I/Q时序信号计算得到每一个距离库的相对功率比、轮毂与天气回波功率比和谱扁平度，包括：通过公式x(m)i，i＝1...N计算得到第i个距离库的频谱，其中，X(k)为第i个距离库的第k个谱分量，M为脉冲采样数，x(m)i为第i个距离库的第m个脉冲的I/Q时序信号，N为距离库数量；通过公式PR(k)＝10log10(|X(k)|)/10log10(|Xref(k)|)，k＝0...M-1计算得到第i个距离库的第k个谱分量的相对功率比PR(k)，其中，Xref(k)为参考信号频谱的第k个谱分量；根据第i个距离库的各PR(k)与第二预设阈值的比较结果确定第i个距离库的相对功率比PR；通过公式SF(i)＝{std(10log10(|X(k)|))}-1计算得到第i个距离库的谱扁平度SF(i)；通过公式计算得到第i个距离库的轮毂与天气回波功率比HWR(i)，其中，j为第i个距离库的多普勒谱中靠近地物滤波器滤波槽口边缘的两根谱线中功率较大的谱线所在位置的索引，n是多普勒谱中频谱功率最大值所在位置的索引。可选的，所述根据第i个距离库的各PR(k)与第二预设阈值的比较结果确定第i个距离库的相对功率比PR，包括：确定第i个距离库的各PR(k)中大于第二预设阈值的PR(k)的数量，将该数量确定为第i个距离库的相对功率比PR。一种风电杂波识别装置，包括：信号获得单元、参数计算单元、归一化单元和识别单元，所述信号获得单元，用于获得雷达扫描后返回的回波信号；所述参数计算单元，用于根据所述回波信号的各距离库的I/Q时序信号计算得到每一个距离库的相对功率比、轮毂与天气回波功率比和谱扁平度；所述归一化单元，用于对各距离库的相对功率比、轮毂与天气回波功率比和谱扁平度进行归一化处理，得到归一化后的各距离库的相对功率比标量、轮毂与天气回波功率比标量和谱扁平度标量；所述识别单元，用于根据各距离库的相对功率比标量、轮毂与天气回波功率比标量和谱扁平度标量确定各距离库对应的回波信号是否为风电杂波信号。可选的，所述识别单元，包括：加权平均单元和比较单元，所述加权平均单元，用于对每一个距离库：对该距离库的相对功率比标量、轮毂与天气回波功率比标量和谱扁平度标量进行加权平均运算，得到运算结果；所述比较单元，用于将所述运算结果与第一预设阈值进行比较，如果大于所述第一预设阈值，则确定该距离库对应的回波信号为风电杂波信号，否则确定该距离库对应的回波信号为正常回波信号。可选的，所述归一化单元，包括：第一归一化子单元、第二归一化子单元和第三归一化子单元，所述第一归一化子单元，用于通过梯形隶属函数(M/3，0)(M/3，1)对各距离库的相对功率比进行归一化处理，得到归一化后的各距离库的相对功率比标量，M为脉冲采样数；所述第二归一化子单元，用于通过梯形隶属函数(0.1，0)(0.225，1)对各距离库的轮毂与天气回波功率比进行归一化处理，得到归一化后的各距离库的轮毂与天气回波功率比标量；所述第三归一化子单元，用于通过梯形隶属函数(-20，0)(2，1)对各距离库的谱扁平度进行归一化处理，得到归一化后的各距离库的谱扁平度标量。可选的，所述参数计算单元，包括：相对功率比计算子单元、谱扁平度计算子单元和轮毂与天气回波功率比计算子单元，所述相对功率比计算子单元，用于通过公式x(m)i，i＝1...N计算得到第i个距离库的频谱，其中，X(k)为第i个距离库的第k个谱分量，M为脉冲采样数，x(m)i为第i个距离库的第m个脉冲的I/Q时序信号，N为距离库数量；所述相对功率比计算子单元，用于通过公式PR(k)＝10log10(|X(k)|)/10log10(|Xref(k)|)，k＝0...M-1计算得到第i个距离库的第k个谱分量的相对功率比PR(k)，其中，Xref(k)为参考信号频谱的第k个谱分量；根据第i个距离库的各PR(k)与第二预设阈值的比较结果确定第i个距离库的相对功率比PR；所述谱扁平度计算子单元，用于通过公式SF(i)＝{std(10log10(|X(k)|))}-1计算得到第i个距离库的谱扁平度SF(i)；所述轮毂与天气回波功率比计算子单元，用于通过公式计算得到第i个距离库的轮毂与天气回波功率比HWR(i)，其中，j为第i个距离库的多普勒谱中靠近地物滤波器滤波槽口边缘的两根谱线中功率较大的谱线所在位置的索引，n是多普勒谱中频谱功率最大值所在位置的索引。可选的，所述相对功率比计算子单元，具体用于通过公式PR(k)＝10log10(|X(k)|)/10log10(|Xref(k)|)，k＝0...M-1计算得到第i个距离库的第k个谱分量的相对功率比PR(k)，其中，Xref(k)为参考信号频谱的第k个谱分量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电杂波识别方法，其特征在于，包括：获得雷达扫描后返回的回波信号；根据所述回波信号的各距离库的I/Q时序信号计算得到每一个距离库的相对功率比、轮毂与天气回波功率比和谱扁平度；对各距离库的相对功率比、轮毂与天气回波功率比和谱扁平度进行归一化处理，得到归一化后的各距离库的相对功率比标量、轮毂与天气回波功率比标量和谱扁平度标量；根据各距离库的相对功率比标量、轮毂与天气回波功率比标量和谱扁平度标量确定各距离库对应的回波信号是否为风电杂波信号。

【技术特征摘要】
1.一种风电杂波识别方法，其特征在于，包括：获得雷达扫描后返回的回波信号；根据所述回波信号的各距离库的I/Q时序信号计算得到每一个距离库的相对功率比、轮毂与天气回波功率比和谱扁平度；对各距离库的相对功率比、轮毂与天气回波功率比和谱扁平度进行归一化处理，得到归一化后的各距离库的相对功率比标量、轮毂与天气回波功率比标量和谱扁平度标量；根据各距离库的相对功率比标量、轮毂与天气回波功率比标量和谱扁平度标量确定各距离库对应的回波信号是否为风电杂波信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各距离库的相对功率比标量、轮毂与天气回波功率比标量和谱扁平度标量确定各距离库对应的回波信号是否为风电杂波信号，包括：对每一个距离库：对该距离库的相对功率比标量、轮毂与天气回波功率比标量和谱扁平度标量进行加权平均运算，得到运算结果；将所述运算结果与第一预设阈值进行比较，如果大于所述第一预设阈值，则确定该距离库对应的回波信号为风电杂波信号，否则确定该距离库对应的回波信号为正常回波信号。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对各距离库的相对功率比、轮毂与天气回波功率比和谱扁平度进行归一化处理，得到归一化后的各距离库的相对功率比标量、轮毂与天气回波功率比标量和谱扁平度标量，包括：通过梯形隶属函数(M/3，0)(M/3，1)对各距离库的相对功率比进行归一化处理，得到归一化后的各距离库的相对功率比标量，M为脉冲采样数；通过梯形隶属函数(0.1，0)(0.225，1)对各距离库的轮毂与天气回波功率比进行归一化处理，得到归一化后的各距离库的轮毂与天气回波功率比标量；通过梯形隶属函数(-20，0)(2，1)对各距离库的谱扁平度进行归一化处理，得到归一化后的各距离库的谱扁平度标量。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述回波信号的各距离库的I/Q时序信号计算得到每一个距离库的相对功率比、轮毂与天气回波功率比和谱扁平度，包括：通过公式x(m)i，i＝1...N计算得到第i个距离库的频谱，其中，X(k)为第i个距离库的第k个谱分量，M为脉冲采样数，x(m)i为第i个距离库的第m个脉冲的I/Q时序信号，N为距离库数量；通过公式PR(k)＝10log10(|X(k)|)/101og10(|Xref(k)|)，k＝0...M-1计算得到第i个距离库的第k个谱分量的相对功率比PR(k)，其中，Xref(k)为参考信号频谱的第k个谱分量；根据第i个距离库的各PR(k)与第二预设阈值的比较结果确定第i个距离库的相对功率比PR；通过公式SF(i)＝{std(10log10(|X(k)|))}-1计算得到第i个距离库的谱扁平度SF(i)；通过公式计算得到第i个距离库的轮毂与天气回波功率比HWR(i)，其中，j为第i个距离库的多普勒谱中靠近地物滤波器滤波槽口边缘的两根谱线中功率较大的谱线所在位置的索引，n是多普勒谱中频谱功率最大值所在位置的索引。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据第i个距离库的各PR(k)与第二预设阈值的比较结果确定第i个距离库的相对功率比PR，包括：确定第i个距离库的各PR(k)中大于第二预设阈值的PR(k)的数量，将该数量确定为第i个距离库的相对功率比PR。6.一种风电杂波识别装置，其特征在于，包括：信号获得单元、参数计算单元、归一化单元和识别单元，所述信号获得单元，用于获得雷达扫描后返回的回波信号；所述参数计算单元，用于根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳，孙召平，
申请(专利权)人：北京敏视达雷达有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11