[发明专利]基于分数阶傅立叶变换的风廓线雷达杂波抑制方法

说明书

技术领域

本发明是一种杂波抑制方法，是一种风廓线雷达在分数阶傅立叶域抑制杂波干扰的方法，属于信号处理和检测技术领域。

背景技术

风廓线雷达是对大气风向风速随高度分布连续观测的一种全天候型的Doppler遥感设备，其通过检测大气湍流反射的微弱信号来实现测风的目的。该技术的研究始于美国20世纪八十年代初，由于其具有较高的测风实时性和精度，是中小尺度大气探测的关键技术之一，风廓线雷达在气象、环保、军事等领域具有广阔的应用和研究前景。风廓线雷达回波信号功率较弱(甚至小于-140dBm)，而地杂波和间歇性杂波的幅度要高于风信号数个量级，是造成风廓线雷达有效数据率偏低的主要原因，更是限制其在机场、环保等领域应用的主要原因，如何有效抑制杂波而尽可能减少有用信号的损失是风廓线雷达信号处理亟待解决的难题之一。目前风廓线雷达主要采用经典的信号处理技术，例如脉冲压缩编码、去直流、谱积累、谱对消等，虽然对有源干扰有一定抑制作用，但信干比改善不大，效果不明显。

发明内容

本发明的目的在于将分数阶傅立叶变换与风廓线雷达信号处理结合，提供一个解决风廓线雷达杂波干扰问题的新方法，该方法能有效解决风廓线雷达实际应用的杂波干扰问题。

风廓线信号具有调频信号的特点，飞机等产生的间歇性杂波具有类似线性调频信号的特点，大气湍流回波、地杂波、间歇性杂波具有不同的时频相关性。基于此信号特点，本发明提出在寻找到最优变换阶次后，在相应的分数阶傅立叶域利用最佳杂波抑制准则，进行杂波干扰抑制的方法。

本发明的基于分数阶傅立叶变换的风廓线雷达杂波抑制方法，具体步骤为：

步骤一：选定最优的分数阶次α_opt；

步骤二：对经相干积累后的时域数据在最优分数阶α_opt下进行分数阶傅立叶变换，得到相应的分数阶域信号形式；

步骤三：以接收信号在分数阶域内的各阶矩的统计特性为依据来确定杂波干扰检测阈值，根据阈值设定在分数阶域内进行杂波抑制处理，将超过阈值的分数域数据识别为杂波并进行抑制；

步骤四：对抑制后的数据进行逆分数阶傅立叶变换，获得去除杂波后的时域风廓线雷达数据，完成基于分数阶傅立叶变换的杂波抑制处理。

经过实测，经此方法处理的风廓线雷达接收信号能够显著的改善信噪比。

附图说明

图1是本发明的基于分数阶傅立叶变换的风廓线雷达杂波抑制方法处理流程。

图2是本发明的基于分数阶傅立叶变换的风廓线雷达杂波抑制方法实现原理框图。

具体实施方式

图1是基于分数阶傅立叶变换的风廓线雷达杂波抑制方法处理流程，图2是基于分数阶傅立叶变换的风廓线雷达杂波抑制方法实现原理框图。风廓线雷达监控组合控制射频调制器、发射机和信号处理机。本实施例的具体实现过程为：

步骤一：选定最优的分数阶次α_opt(取值在0到π之间)，原则是使分数阶傅立叶变换的基函数与杂波信号能够很好的匹配，经过分数阶变换后杂波信号的特征可以很好的表现，使得有用信号分量和杂波分量在分数阶傅立叶域内可以得到很好的区分。

分数阶傅立叶变换的定义式如下：