【技术实现步骤摘要】
一种在频域内估算相干测风激光雷达载噪比的方法
[0001]本专利技术涉及激光雷达信号处理研究领域,特别是一种在频域内估算相干测风激光雷达载噪比的方法。
技术介绍
[0002]在大气风场的晴空探测中,测风激光雷达发挥着极其重要的作用。激光雷达使用激光作为载波信号,与大气中的分子和气溶胶粒子相互作用产生回波信号,利用多普勒效应进行风场的测量,具有探测精度高、时空分辨率高、响应速度快等优点,广泛应用于机场、风电场等场合。测风激光雷达分为相干和非相干两种,其中相干测风激光雷达采用外差探测方式,有利于弱信号的探测,在风场数据灵敏度要求较高时应用更为广泛。
[0003]在测风激光雷达的使用过程中,雷达数据的可靠性是其应用基础。在描述数据可靠性和雷达系统性能方面,CNR是一个非常重要的指标,这直接与激光雷达探测的范围以及精度密切相关。CNR表示信号光功率和噪声功率之间的比值,对于相干测风激光雷达来说,其时域表达式简化为(步志超,2014):其中,η为系统效率,E
x
为激光器发射能量,β为气溶胶后向散射系数,λ为发射激光的波长,R为探测距离,T为传输R处的大气透射率,D为望远镜孔径,h为普朗克常量,B为探测器信号带宽。由公式可以看出,在时域计算CNR需要众多参量,进行实时估算有一定的困难。
[0004]快速傅里叶变换(FFT)是相干测风激光雷达数据处理的最常用方法(Kameyama et al. 2009),该方法使用一个距离门内的采样数据,通过功率谱来估算风速。因此,可以使用功率谱数据,从频域进行 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种在频域内估算相干测风激光雷达载噪比的方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1、获取原始功率谱数据:使用FFT将单个距离门的时域数据转换为频域数据,得到原始功率谱数据;步骤2、计算噪声门限值N
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:对步骤1获取的原始功率谱数据,采用排序和噪声分布理论值比较的方法,计算噪声门限值N
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;步骤3、去除背景噪声:将步骤2计算的噪声门限值N
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作为背景噪声,将步骤1获取的原始功率谱数据减去背景噪声,从而得到更新功率谱数据;步骤4、确定噪声和信号所在频谱位置:对更新功率谱数据,再次采用排序以及和噪声分布理论值比较的方法,确定噪声和信号所在频谱位置;步骤5、计算信号功率和噪声功率:其中,噪声功率的计算方法,包括如下步骤:步骤5A1、读取噪声功率谱数据:将步骤4中确定为噪声所在频谱位置的更新功率谱数据进行读取,得到噪声功率谱数据;步骤5A2、计算噪声功率:对读取的噪声功率谱数据,分别采用取均值和取中值的方法,得到均值噪声功率和中值噪声功率;信号功率的计算方法,包括如下步骤:步骤5B1、读取信号功率谱数据:将步骤4中确定为信号所在频谱位置的更新功率谱数据进行读取,得到信号功率谱数据;步骤5B2、计算信号功率:对读取的信号功率谱数据,分别采用取均值和取中值的方法,得到均值信号功率和中值信号功率;步骤6,当前距离门的CNR,包括如下步骤:步骤61、计算CNR
均值
:将步骤5B2得到的均值信号功率除以步骤5A2得到的均值噪声功率,则得到CNR
均值
;步骤62、计算CNR
中值
:将步骤5B2得到的中值信号功率除以步骤5A2得到的中值噪声功率,则得到CNR
中值
;步骤63、当前距离门的CNR:将计算得到的CNR
中值
和CNR
均值
相比较,取其中较大的数值作为当前距离门的CN...
【专利技术属性】
技术研发人员:施春荣,邵世卿,周升国,杜海霞,徐鹏,张杰,
申请(专利权)人:中船重工鹏力南京大气海洋信息系统有限公司,
类型:发明
国别省市:
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