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《南京信息工程大学》 2012年
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风廓线雷达数据处理与应用研究

胡明宝  
【摘要】:为提高风廓线雷达探测性能,改善数据质量,本文研究建立了一个较为完整的雷达探测模式设置、回波信号谱分析、湍流目标谱峰检测、风廓线计算、数据质量控制的方法和流程,并对实际的应用效果进行了分析。论文的主要内容和结论是:(1)对比研究了小波技术、最大熵法与FFT法的谱分析效果,以了解现代谱分析技术在风廓线雷达中应用的可行性。通过对实测的和模拟的风廓线雷达回波信号分析表明,当回波信号比较强时,三者都可以得到较好的谱分析效果。但是当回波信号较弱时,最大熵法分析效果优于另两种方法,最大熵法对地杂波具有较好的抑制能力。研究结果还表明,小波分析技术去杂效果不明显,对地杂波的抑制作用与小波基的选择密切相关。同时,最大熵谱比较光滑,表明最大熵法对随机白噪声也有一定的抑制作用。最大熵法的递推阶数对谱分析结果有一定影响,最终预测误差准则确定的递推阶数一般偏小,采用15阶的递推阶数进行最大熵法分析取得了较好结果。(2)在对客观化目标检测法、最大链检测法、NIMA方法分析的基础上,提出了进行风廓线雷达湍流目标检测的综合识别法。其主要内容是:以分段平均法确定噪声电平,以分类检测去除地杂波影响,以综合识别法进行目标检测,在确定出信号谱峰位置后,用局部谱积分法计算谱矩。数值模拟和实测数据的处理都表明:当回波功率谱比较“干净”,地杂波等的污染较轻时,采用客观化方法和综合识别法,都可以取得较好的效果;但是,当地杂波等的污染较重,回波功率谱上茅草尖峰较多较强时,综合识别法的误差小、效果好。(3)通过对采用一致性平均和不采用一致性平均、三波束计算和五波束计算等不同处理方法效果的分析,研究提出了五波束联合计算风廓线的方法,建立了对雷达测风数据进行质量控制的具体流程。通过与气球测风的比对分析表明,数据质量控制方法是有效的,而且五波束联合计算风廓线的方法,克服了因个别波束被污染而造成的计算误差,提高了计算数据的准确性。(4)研究成果的实际应用分析表明:对流层风廓线雷达的数据获取率在6000m以下大于90%;6000m以上,随高度增加数据获取率逐渐减小,但到11850m高度仍能达到87%以上。风廓线雷达不同探测模式在重叠高度层的观测结果具有一致性。个例分析还表明,风廓线雷达能够很好地反映天气变化的细节,与地面观测结果相吻合。
【学位授予单位】:南京信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:P413

【参考文献】
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