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天气雷达信号处理系统应用研究

朱子平  
【摘要】: 本文对天气雷达信号处理系统的相关技术进行了研究,对有关气象特征参数估计进行了分析,并对一种双极化全相参脉冲多普勒天气雷达信号处理系统的工程设计进行分析。该天气雷达信号处理以我国新一代天气雷达CINRAD/CC信号处理系统平台为基础并充分利用其成果,也吸收国内外双极化技术在气象观测中的最新研究成果。 首先,讨论了国内外天气雷达的发展状况和应用前景。目前,我国在天气雷达的研究与设计上取得了很大进步,在应用平台的需求上也呈现多样化,包括地面、机载、星载等,使我国能实现立体的天气观测,为各种天气过程的演变提供丰富的分析数据;对信号处理技术进行了综合分析和论述,如脉冲多普勒天气雷达信号处理技术、双极化天气雷达信号处理技术等。 其次,对天气雷达信号处理主要技术进行了分析、仿真等,内容比较全面完整。对地物杂波抑制技术、反射率估计、PPP或FFT算法中速度和谱宽估计、脉冲重复频率参差解速度模糊、双极化体制中有关参数(如反射率差、线性退极化比、特殊传播相移差、零延时互相关系数等)的估计等均作了详细分析和论证。 最后,介绍了作者设计的一种双极化天气雷达信号处理系统。该系统采用通用DSP——ADSP21060并行处理构造系统平台,使得系统设计具有软件化特点。该系统采用IAGC技术,提高线性通道的动态范围,满足了天气雷达的大动态范围要求;结合通用DSP的应用,论述了通用DSP的工程设计技术要求;针对天气雷达中对滤波器的特殊要求,提供了一种IIR滤波器的工程设计方法,满足地物杂波抑制要求;介绍了工程中如何进行PPP或FFT的设计,以及解速度模糊应注意的问题;介绍了系统设计中如何解决双极化模式中参数估计与常规脉冲多普勒模式的兼容问题;介绍了雷达系统标定技术的基本内容,该技术保证了雷达系统的气象产品在日常业务使用中的可信度;简单介绍了系统时序设计的主要内容。 本文实现了天气雷达信号处理技术与工程设计的有机结合,对天气雷达信号处理系统设计具有参考价值。文中提供了该雷达在某些天气过程中各种相关的基本物理产品,增强了对天气雷达信号处理系统重要性的认识。


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