基于两维联合插值的气象雷达风电场杂波抑制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110174650A(43)申请公布日2019.08.27(21)申请号201910378957.2(22)申请日2019.05.08(71)申请人河海大学地址211100江苏省南京市江宁开发区佛城西路8号(72)发明人沈明威姚旭王晓冬吉雨万晓玉(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人刘莎(51)Int.Cl.G01S7/36(2006.01)G01S13/95(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图3页(54)发明名称基于两维联合插值的气象雷达风电场杂波抑制方法(57)摘要本发明公开了一种基于两维联合插值的气象雷达风电场杂波抑制方法，该方法针对低信噪比情况下，首先对同时包含风力涡轮机杂波(WTC)和气象信号的距离单元置零，以该距离单元为中心，两端各选取2个相邻距离单元，通过相干积累提高信噪比。再分别计算出距离域一维插值气象信号估计值和多普勒域一维插值气象信号估计值，最后根据最小二乘法计算出的两维权系数进行两维联合插值。仿真实验结果表明，本方法在低信噪比情况下，可有效提高插值精度，实现气象信号的精确恢复，且运算量小，适合工程应用。CN110174650ACN110174650A权利要求书1/3页1.基于两维联合插值的气象雷达风电场杂波抑制方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下：步骤1，对同时包含风力涡轮机杂波WTC和气象信号的距离单元置零，以该距离单元为中心，两端各选取2个相邻距离单元，通过相干积累提高信噪比；步骤2，对雷达扫描回波信号进行预处理，构建雷达插值初始矩阵；步骤3，分别计算距离域一维插值气象信号估计值和多普勒域一维插值气象信号估计值；步骤4，根据最小二乘法计算出的两维权系数，进行两维联合插值，得到两维联合插值气象信号估计值；步骤5，输出抑制WTC后的信号。2.根据如权利要求1所述的基于两维联合插值的气象雷达风电场杂波抑制方法，其特征在于，步骤1具体为：对同时包含WTC和气象信号的第a个距离单元置零，对第a±i个距离单元进行相干积累，通过快速傅立叶变换实现：式中，i＝1,2，xa±i(n)、分别为第a±i个距离单元雷达当前扫描与前一次扫描回波信号，Xa±i(k)、分别为xa±i(n)、经过傅立叶变换后的结果，K为脉冲数。3.根据如权利要求2所述的基于两维联合插值的气象雷达风电场杂波抑制方法，其特征在于，步骤2具体为：对第a±i个距离单元雷达当前扫描回波信号进行频谱分析，分别估计出其气象信号频谱峰值对应的多普勒单元；设各单元气象信号频谱峰值所在的最小多普勒单元序号为mmin、最大多普勒单元序号为mmax，选取雷达两次扫描回波的第mmin-10～mmax+10个多普勒单元为插值样本，将其他多普勒单元置零，以该结果针对对应的Xa±i(k)、进行更新，并构建雷达插值初始矩阵Z、Z0：4.根据如权利要求3所述的基于两维联合插值的气象雷达风电场杂波抑制方法，其特征在于，多普勒峰值有如下两种特殊情况：(1)多普勒峰值出现在零频附近，此时mmin-10＜0，则取第1～mmin、mmax～mmax+10、K-10+2CN110174650A权利要求书2/3页mmin～K个多普勒单元为插值样本；(2)多普勒峰值出现在脉冲重复频率附近，此时mmax+10＞K，则取第1～10-K+mmax、mmin-10～mmin、mmax～K个多普勒单元为插值样本。5.根据如权利要求3所述的基于两维联合插值的气象雷达风电场杂波抑制方法，其特征在于，步骤3中距离域一维插值气象信号估计值为：式中，为第a个距离单元的的第k个多普勒单元距离域一维插值气象信号估计值，αa±i(k)为第a±i个距离单元在第k个多普勒单元的权重因素，径向基函数Ra为第a个距离单元的距离，Ra±i为第a±i个距离单元的距离，b为可调参数，||·||表示范数，6.根据如权利要求5所述的基于两维联合插值的气象雷达风电场杂波抑制方法，其特征在于，步骤3中多普勒域一维插值气象信号估计值为：式中，为第a个距离单元的的第k个多普勒单元多普勒域一维插值气象信号估计值，N为被选中距离单元的总数，雷达当前扫描回波信号与前一次扫描回波信号的互相关矩阵7.根据如权利要求6所述的基于两维联合插值的气象雷达风电场杂波抑制方法，其特征在于，步骤4中两维联合插值气象信号估计值为：3CN110174650A权利要求书3/3页式中，为第a个距离单元的第k个多普勒单元两维联合插值气象信号估计值，8.根据如权利要求7所述的基于两维联合插值的气象雷达风电场杂波抑制方法，其特征在于，步骤5中输出的抑制WTC后信号为：式中，为第a个距离单元的第n个脉冲抑制WTC后的气象信号高精度估计值。4CN110174650A说明书1/