一种机载雷达低空风切变风场回波风速的估计方法技术

本发明专利技术提供了一种机载雷达低空风切变风场回波风速的估计方法，风切变雷达回波信号由白噪声通过p阶全极点滤波器建模产生，计算低空风切变雷达回波信号的自相关系数，再计算自回归模型的系，由此得到风切变雷达回波功率谱，通过计算方程的极点，求出极点对应的速度，对极点的速度进行判断，即可输出功率和平均风速。本发明专利技术计算量小，克服了以往方案的局限，不需要对杂波进行滤波，保证了风场回波的准确性；不存在极点向地杂波方向的漂移，从而使结果更准确。从仿真结果容易验证，本发明专利技术提出的风速估计方法能够很好的反映出真实风速，方法有效、可靠，且适用于湍流情形和地杂波较强情况下的风切变信号处理。

A Method for Estimating the Echo Wind Velocity of Airborne Radar Wind Shear Field at Low Altitude

The invention provides a method for estimating the wind speed of airborne radar echo in low-altitude wind shear field. The wind shear radar echo signal is generated by white noise through p-order all-pole filter modeling, calculates the autocorrelation coefficient of low-altitude wind shear radar echo signal, and then calculates the system of autoregressive model, thereby obtains the power spectrum of wind shear radar echo, and calculates the poles of the equation by calculating the poles of the equation. Corresponding to the speed, the pole speed can be judged to output power and average wind speed. The method overcomes the limitation of previous schemes, does not need to filter clutter, ensures the accuracy of wind field echo, and does not have the drift of pole to ground clutter, thus making the result more accurate. From the simulation results, it is easy to verify that the wind speed estimation method proposed by the invention can well reflect the real wind speed, the method is effective and reliable, and is suitable for the wind shear signal processing in turbulence and strong ground clutter.

【技术实现步骤摘要】
一种机载雷达低空风切变风场回波风速的估计方法
本专利技术涉及雷达信号处理
，尤其是一种信号的估计方法的研究，特别是对于回波的风速估计。
技术介绍
风切变是一种大气现象，是风向和风速在水平和垂直方向突然变化的一种大气紊流，它主要是由大气运动本身的变化所造成的，同时地理和环境因素也会造成。600米以下空气层中风向和风速突然改变的现象称为低空风切变，它是航空界公认的飞机在起飞和着陆阶段时的“杀手”。低空风切变具有发生突然、时间短、尺度小、强度大等特点，为保证飞行安全，目前对付低空风切变最好的办法就是避开它，要避开风切变首先要能够探测或预测它出现的时间和地点，但是常规气象雷达很难完成此任务，从目前相关文献可见对于可以进行风切变探测和预警的机载前视风切变雷达的一系列研究，用以确保飞机在起飞和着陆时的安全。目前已提出的用于低空风切变风场回波风速估计的算法，主要包括快速傅里叶变换法(FastFourierTransform，FFT)、脉冲对处理法(PulsePairProcessing，PPP)，但是这两种方法均需要先对地杂波进行滤波，然后再进行风速估计，可能导致极点向地杂波方向的漂移，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机载雷达低空风切变风场回波风速的估计方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：定义高斯白噪声x(n)、距离门的数量N以及脉冲间隔Ts三个变量，风切变雷达回波信号y(n)由白噪声通过p阶全极点滤波器建模产生，表示为：

【技术特征摘要】
1.一种机载雷达低空风切变风场回波风速的估计方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：定义高斯白噪声x(n)、距离门的数量N以及脉冲间隔Ts三个变量，风切变雷达回波信号y(n)由白噪声通过p阶全极点滤波器建模产生，表示为：式中，ak为滤波器的系数，k为系数向量；步骤2：计算低空风切变雷达回波信号的自相关系数，若滤波器为m阶，则自相关系数R(m)的公式为：其中，为x(n)的共轭，由此可得2阶AR模型里的第0、1、2个自相关系数R(0)、R(1)、R(2)分别为步骤3：计算自回归(Auto-Regressive，AR)模型的系数用Levinson-Durbin算法求解AR模型的系数，定义amk为m阶AR模型的第k个系数，ρm为m阶时的前向预测的最小误差功率，当AR模型为一阶时，有：ρ1＝(1-|a11|2)R(0)(8)定义第m阶时候的第m个系数为amm，取amm＝km，km称为反射系数，由Toeplitz矩阵的性质，得到如下Levinson-Durbin递推算法：amk＝a(m-1)k+kma(m-1)(m-k)(10)其中a(m-1)k为第m-1阶时候的第k个系数，R(m-k)为第m-k个自相关系数；则对于二阶的AR模型，系数估计由公式(9)-公式(11)得到，计算式如下：σ2＝(1-|a11|2)R(0)(13)其中，σ2是白噪声功率；步骤4：计算风切变雷达回波功率谱利用步骤3求出的二阶AR模型的系数计算风切变雷达...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟雷，李勇，程宇峰，程伟，于莹洁，阮丽华，李瑞克，刘小洋，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61