LFMCW体制下基于TDPC-JDL的低空风切变风速估计方法

doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2020.07.11

系统工程与电子技术 ›› 2020, Vol. 42 ›› Issue (7): 1504-1509.doi: 10.3969/j.issn.1001-506X.2020.07.11

LFMCW体制下基于TDPC-JDL的低空风切变风速估计方法

李海¹(), 宋迪¹(), 呼延泽¹(), 冯青¹(), 庄子波²()

1. 中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室, 天津 300300
2. 中国民航大学飞行技术学院, 天津 300300

收稿日期:2019-10-21 出版日期:2020-06-30 发布日期:2020-06-30
作者简介:李海(1976-),男,教授,硕士研究生导师,博士,主要研究方向为机载气象雷达信号处理、分布式目标检测与参数估计、自适应信号处理、阵列信号处理、动目标检测与参数估计。E-mail:haili@cauc.edu.cn|宋迪(1996-),男,硕士研究生,主要研究方向为机载气象雷达信号处理。E-mail:dsong1_13@163.com|呼延泽(1995-),女,硕士研究生,主要研究方向为机载气象雷达信号处理。E-mail:ZeHuyan@163.com|冯青(1980-),女,讲师,硕士,主要研究方向为气象雷达信号处理,阵列信号处理。E-mail:fengqing_tj@163.com|庄子波(1980-),男,副教授,硕士研究生导师,硕士,主要研究方向为航空气象。E-mail:zbzhuang@cauc.edu.cn
基金资助:
民机项目(MJ-2018-S-28);航空基金(20182067008);国家自然科学基金(U1433202);国家自然科学基金(U1733116);中央高校基本科研业务费(3122018D008);中国民航大学蓝天教学名师培养经费

Wind speed estimation of low-altitude wind-shear based on TDPC-JDL under LFMCW system

Hai LI¹(), Di SONG¹(), Ze HUYAN¹(), Qing FENG¹(), Zibo ZHUANG²()

1. Tianjin Key Lab for Advanced Signal Processing, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China
2. Flight Technology College, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China

Received:2019-10-21 Online:2020-06-30 Published:2020-06-30
Supported by:
民机项目(MJ-2018-S-28);航空基金(20182067008);国家自然科学基金(U1433202);国家自然科学基金(U1733116);中央高校基本科研业务费(3122018D008);中国民航大学蓝天教学名师培养经费

摘要/Abstract

摘要：

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,针对风场速度估计不准的问题,提出了一种线性调频连续波(linear frequency modulated continuous wave, LFMCW)体制下基于两维两脉冲对消-局域联合处理(two dimensional pulse-to-pulse canceller-joint domain localised, TDPC-JDL)的低空风切变风速估计方法。该方法首先利用载机速度和雷达工作参数设计TDPC预滤波器对回波数据进行预滤波,降低杂波功率;然后,利用局域联合处理对预滤波后的数据进行空时二维滤波;进而实现风场速度的准确估计。

关键词: 机载气象雷达, 线性调频连续波, 两维两脉冲对消-局域联合处理, 低空风切变, 风速估计

Abstract:

The target signal will be submerged in the strong clutter background when the airborne weather radar downlooking detects low-altitude wind-shear. Aiming at the problem that the estimation of the wind velocity is not accurate, a low-altitude wind-shear velocity estimation method is proposed based on two dimensional pulse-to-pulse canceller-joint domain localised (TDPC-JDL) in the linear frequency modulated continuous wave (LFMCW) system. Firstly, the TDPC pre-filter is designed to pre-filter the echo data by using the airborne velocity and radar operating parameters to reduce clutter power. Then, the pre-filtered data is subjected to the space-time two-dimensional filtering by local joint processing, and the accurate estimation of wind speed is realized.

Key words: airborne weather radar, linear frequency modulated continuous wave (LFMCW), two dimensional pulse-to-pulse canceller-joint domain localised (TDPC-JDL), low-altitude wind-shear, wind speed estimation

中图分类号:

TN959.4

李海, 宋迪, 呼延泽, 冯青, 庄子波. LFMCW体制下基于TDPC-JDL的低空风切变风速估计方法[J]. 系统工程与电子技术, 2020, 42(7): 1504-1509.

Hai LI, Di SONG, Ze HUYAN, Qing FENG, Zibo ZHUANG. Wind speed estimation of low-altitude wind-shear based on TDPC-JDL under LFMCW system[J]. Systems Engineering and Electronics, 2020, 42(7): 1504-1509.

图/表 9

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表1

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表2

参考文献 15

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参数	取值
载机高度/m	600
载机速度/(m/s)	75
雷达工作波长/m	0.05
调频周期/ms	0.143
距离分辨率/m	150
带宽/MHz	1
阵元数/个	16
调频周期数/个	64
主瓣方向/(°)	(90, 0)
杂噪比/dB	40
SNR/dB	5
采样频率/MHz	1

方法	矩阵求逆	空时滤波
EFA方法	3(3M)³K+(3M)²K	3MKL
CMCAP方法	2K(M+K-1)³+MK³+ 3K²(M-1)²+K(M-1)³	(M+K-1)KL
GMB方法	3(5+7)³K+3(5+7)²K	(5+7)KL
本文方法	$ 3{(3 \times 3)^3}\frac{K}{3} + 3{(3 \times 3)^2}K $	$ 3 \times 3 \times \frac{K}{3}L $

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LFMCW体制下基于TDPC-JDL的低空风切变风速估计方法

Wind speed estimation of low-altitude wind-shear based on TDPC-JDL under LFMCW system

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