一种多普勒天气雷达的信号处理器.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CN109270536A(43)申请公布日2019.01.25(21)申请号201811287767.1(22)申请日2018.10.31(71)申请人安徽四创电子股份有限公司地址230088安徽省合肥市高新技术产业开发区香樟大道199号(72)发明人吴晓燕张晓飞屈凯峰姚文洋(74)专利代理机构合肥和瑞知识产权代理事务所(普通合伙)34118代理人王挺(51)Int.Cl.G01S13/95(2006.01)权利要求书5页说明书11页附图1页(54)发明名称一种多普勒天气雷达的信号处理器(57)摘要本发明公开了一种多普勒天气雷达的信号处理器，包括信号处理单元；所述信号处理单元包括：信号接收模块、信号存储模块、信号分析模块、滤波模块、信号处理模块、质量控制模块、参数配置模块。本发明解决了信号处理算法的研制开发和仿真调试的难度大，以及信号处理算法的改进和功能升级困难的问题，采用通用服务器作为信号处理单元的硬件平台，运算速度快、扩展性强，采用软件化设计，通过软件的重构和不断改进，以提升或扩展雷达系统功能，实现快速多元化探测。CN109270536ACN109270536A权利要求书1/5页1.一种多普勒天气雷达的信号处理器，其特征在于，包括信号处理单元，所述信号处理单元包括以下组成部分：信号接收模块、信号存储模块、信号分析模块、滤波模块、信号处理模块、质量控制模块、参数配置模块；其中，所述信号接收模块接收来源于雷达接收机的IQ信号，并将IQ信号分别发送至信号存储模块和信号分析模块；所述IQ信号为一种正交的基带信号；所述信号分析模块对IQ信号进行杂波识别，判断IQ信号是否为地物信号或气象信号，并对IQ信号进行标记，地物信号标记1，气象信号标记0；所述信号分析模块将标记后的IQ信号发送至滤波模块；所述滤波模块对标记后的IQ信号进行滤波以滤除地物信号，并将滤波前的IQ信号和滤波后的IQ信号均发送至信号处理模块；所述滤波前的IQ信号为原始信号即标记后的IQ信号即包括地物信号和气象信号；所述滤波后的IQ信号为气象信号；所述信号处理模块分别对滤波前和滤波后的IQ信号均进行多普勒参数计算，分别得到IQ信号在滤波前和滤波后的强度、速度、谱宽数据，并分别将IQ信号在滤波前和滤波后的强度、速度、谱宽数据发送至质量控制模块；所述多普勒参数计算为：所述质量控制模块接收IQ信号在滤波前和滤波后的强度、速度、谱宽数据，并根据所接收的数据计算该IQ信号的质量控制因子，所述质量控制模块根据质量控制因子门限对该IQ信号进行判断，若该IQ信号的质量控制因子大于质量控制因子门限，则该IQ信号属于气象信息，否则属于噪声信息；所述质量控制模块将属于气象信息的IQ信号在滤波后的强度、速度、谱宽数据发送至终端显控系统；所述参数配置模块用于向质量控制模块提供质量控制因子门限，所述质量控制因子门限为用户所设置。2.根据权利要求1所述的一种多普勒天气雷达的信号处理器，其特征在于，所述信号接收模块接收的IQ信号包括四个通道的IQ信号，分别为：水平低增益通道的IQ信号Vh_low、水平高增益通道的IQ信号Vh_high、垂直低增益通道的IQ信号Vv_low、垂直高增益通道的IQ信号Vv_high；所述信号分析模块先对水平低增益通道的IQ信号Vh_low和垂直低增益通道的IQ信号Vv_high均进行修正即进行增益补偿；所述修正具体包括以下步骤：S1，分别计算水平通道增益差GΔH和垂直通道增益差GΔV，且水平通道增益差GΔH和垂直通道增益差GΔV均为一个复数，表达式分别为：GΔH＝IΔH+j*QΔH；GΔV＝IΔV+j*QΔV；根据水平通道增益差GΔH的表达式分别计算水平通道的功率值即幅值AΔH和相位θΔH，AΔH22＝IΔH+QΔH，θΔH＝arctan(QΔH/IΔH)；根据垂直通道增益差GΔV的表达式分别计算直通道对应的功率值即幅值AΔV和相位θΔV，22AΔV＝IΔV+QΔV，θΔV＝arctan(QΔV/IΔV)；其中，S11，计算水平通道增益差GΔH，具体计算方式如下所示：根据每个距离库上的M个脉冲点的水平低增益通道的IQ信号计算每个距离库上的水平低增益通道的功率谱：2CN109270536A权利要求书2/5页其中，M表示脉冲点数；Vh_low(m)表示M个脉冲点中的第m个脉冲点的水平低增益通道的IQ信号；Ph_low表示水平低增益通道的功率谱对测试库中的水平低增益通道的功率谱求平均值Rh0：其中，Nd表示测试库的库数，所述测试库为从所有距离库中选择参数配置模块指定的Nd个距离库作为测试库；Ph_low(i)表示Nd个距离库中的第i个距离库上的水平低增益通道的功率谱；计算水平通道增益差GΔH：其中，conj