[发明专利]LFMCW体制下基于TDPC-JDL的低空风切变风速估计方法

说明书

一种LFMCW体制下基于TDPC‑JDL的低空风切变风速估计方法。其包括构造LFMCW体制下雷达回波数据模型并利用载机速度和雷达工作参数设计TDPC预滤波器，对雷达回波数据进行预滤波；构造降维联合空时变换矩阵，对预滤波后的数据进行降维；估计待检测距离单元杂波协方差矩阵；构建局域联合处理器实现对剩余杂波的抑制和风场目标信号的匹配；依次对范围内所有距离单元的回波数据进行处理等步骤。本发明针对机载气象雷达下视探测低空风切变时，目标信号会淹没在强杂波背景中，风场速度估计不准的问题，提出了一种LFMCW体制下基于TDPC‑JDL的低空风切变风速估计方法。仿真结果证明了该方法的有效性。

技术领域

本发明属于机载气象雷达目标检测技术领域，特别是涉及一种LFMCW(线性调频连续波)体制下基于TDPC-JDL的低空风切变风速估计方法。

背景技术

低空风切变属于一种极端的天气状况，它具有尺度小、强度大、危害性强、不易监测等特点，在飞机起飞和降落阶段会严重影响飞机的安全。当飞机在起飞或降落阶段突然遭遇低空风切变，飞行员往往由于没有足够的空间和时间来调整飞机姿态而造成严重的飞行事故，因此低空风切变的检测和预警成为当前民航领域的一项重要课题，而风切变风速估计作为整个风切变检测流程的基础，直接会影响风切变检测的准确程度。

传统的机载气象雷达多是用于脉冲体制，而LFMCW雷达具有体积小重量轻、时宽带宽积较大、不存在距离盲区等优点，将LFMCW技术与机载气象雷达进行融合，能够促进机载气象雷达朝着小型化的方向发展。但是目前针对线性调频连续波体制下的低空风切变风速估计鲜有文献报道。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种LFMCW体制下基于TDPC-JDL的低空风切变风速估计方法。

为了达到上述目的，本发明提供的LFMCW体制下基于TDPC-JDL的低空风切变风速估计方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)构造LFMCW体制下雷达回波数据模型并利用载机速度和机载气象雷达工作参数设计TDPC预滤波器，对雷达回波数据进行预滤波；

2)构造降维联合空时变换矩阵，对上述预滤波后的雷达回波数据进行降维；

3)利用上述降维后各个参考距离单元的雷达回波数据估计待检测距离单元的协方差矩阵；

4)利用上述待检测距离单元的协方差矩阵构建局域联合处理器，实现对剩余杂波的抑制和风场目标信号的匹配，得到第l个距离单元的风速估计值；

5)重复步骤2)-4)，依次对探测范围内所有待测距离单元的回波数据进行处理，计算出各个距离单元的风速估计值，进而完成整个低空风切变场的风速估计。

在步骤1)中，所述的构造LFMCW体制下雷达回波数据模型并利用载机速度和机载气象雷达工作参数设计TDPC预滤波器，对雷达回波数据进行预滤波的方法是：利用dechirp方式对机载气象雷达接收到的数据进行处理，得到空时二维快拍数据；从机载导航设备中读取载机速度V、脉冲重复频率f_r、阵元间隔d、机载气象雷达天线主瓣波束水平方位角θ₀和俯仰角机载气象雷达天线发射电磁波波长λ作为信号处理的先验信息，设计TDPC预滤波器，沿着杂波轨迹抑制掉大部分杂波。

在步骤2)中，所述的构造降维联合空时变换矩阵，对上述预滤波后的雷达回波数据进行降维的方法是：对于待检测距离单元，构造对应的用于局域联合处理和降维联合空时变换矩阵，对预滤波后的雷达回波数据进行空时二维自适应滤波。

在步骤3)中，所述的利用上述降维后各个参考距离单元的雷达回波数据估计待检测距离单元的协方差矩阵的方法是：选取待检测距离单元周围的参考距离单元，利用步骤2)中得到的降维后的各个参考距离单元的雷达回波数据估计待检测距离单元的协方差矩阵。