[发明专利]基于改进岭回归的气象雷达风力涡轮机杂波抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于改进岭回归的气象雷达风力涡轮机杂波抑制方法，该发明针对回归模型中数据存在较强的共线性时，导致参数估计值不稳定且估计精确度较低的问题，首先引入加权岭回归模型，接着采用广义交叉验证(GCV)获取岭回归模型中的最优回归参数，进而求解被风力涡轮机杂波(WTC)污染的气象信号谱矩信息。本发明在低信噪比条件下估计精度高、运算量小，易于工程实施。

技术领域

本发明涉及一种基于改进岭回归的气象雷达风力涡轮机杂波抑制方法，属于雷达杂波抑制领域。

背景技术

研究表明，风力涡轮机对雷达、通信导航等电子设备产生重大干扰。针对气象雷达，现有的杂波抑制技术无法有效抑制风力涡轮机杂波，且会造成原有的气象信息损失，严重影响气象信息的预测精度。常规的风力涡轮机杂波抑制方法主要分为两种—时域、频率滤波方法。时域滤波考虑地物杂波如植被内部运动引起的多普勒频谱展宽，气象雷达进一步引入了自适应处理方法，即根据接收杂波信号自适应调整时域滤波器阻带的位置和宽度，提高对地物杂波的抑制性能，而频域滤波将气象雷达接收信号的自相关函数通过加权FFT得到其地物杂波与气象回波的功率谱，对零多普勒单元输出信号直接置零，实现对静止地物杂波的有效抑制。两种滤波算法都是基于杂波信号与气象回波在多普勒域或二维距离－多普勒域可分离条件，对杂波进行有效抑制。但风力涡轮机杂波由于大型叶轮高速旋转，其多普勒频谱严重展宽甚至产生混叠，因此气象回波淹没在风力涡轮机杂波中，导致时、频滤波均无法在抑制杂波信号的同时实现对气象信号的无损保留。

近年来，气象雷达风力涡轮机杂波抑制技术已引起国内外学者的高度重视，利用仿真和实测数据，各国科学家详细分析了气象雷达不同工作模式下的风力涡轮机杂波与气象回波的时、频域分布特性，相应提出了不同抑制算法。Kong等提出的自适应谱处理算法，Nail提出的距离-多普勒回归(RDR)算法，Yan等提出的基于自适应滤波器(如维纳滤波器等)的涡轮机杂波抑制方法以及Frank等提出的信号分离法等。其中回归算法由于模型简单，运算效率高而被广泛应用于杂波抑制，但受风电场规模、风机转速、气象雷达工作模式等实际条件限制，上述算法均无法兼顾风力涡轮机杂波抑制与气象信息无损恢复。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于改进岭回归的气象雷达风力涡轮机杂波抑制方法，改善了距离多普勒回归(RDR)被污染距离单元气象信号谱矩信息拟合精度较低的问题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种基于改进岭回归的气象雷达风力涡轮机杂波抑制方法，包括如下具体步骤：

步骤一、气象雷达接收端回波信号为：

假定气象雷达第i个距离单元C_i接收到风力涡轮机杂波WTC信号，其第k个脉冲下接收信号C_i(k)为：

C_i(k)＝s_i(k)+w_i(k)+n_i(k),k＝1,...,K

其中s_i(k)、w_i(k)、n_i(k)分别表示第i个距离单元在第k个脉冲时接收的气象信号、WTC信号和噪声信号，K为雷达相干积累脉冲数；

与第i个距离单元相邻的第j个距离单元C_j未接收到WTC信号，其在第k个脉冲下接收信号C_j(k)为：

C_j(k)＝s_j(k)+n_j(k)

其中s_j(k)、n_j(k)分别表示第j个距离单元在第k个脉冲时接收的气象信号、噪声信号；

步骤二、相邻距离单元气象信息提取，具体为：