QX T 78-2007 风廓线雷达信号处理规范.pdf

1、中华人民共和国气象行业标准风廓线雷达信号处理规范Specificationforwindprofileradarsignalprocessing中国气象局 发布2007-06-22发布 2007-10-01实施ICS 07.060A 47QX/T 78要2007PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 中华人民共和同气象行业标准凤廓钱雷达信号处理规范QX/T 78-2007 非气象附版社fh版应;行北京市中关村商大街46号邮政编码，100081网址，http:/cmp.cma. gov. cn 发行部:010-6

2、8409198 北京京科印刷有限公司印刷各地新华书店经销当&开本，880X12301/16 印张，0.75字数:19r-字2007年9月第一版2007年9月第一次印刷非统一书号:135029-5390 定价:10.00元如有印装差错由本社发行部调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68406301PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 QX/T 78-2007 目次前言.E1 范围2 规范性别用文件.3 术语和定义4 信号处理要求.2 附录A(规范性附录)相关参数的计算方法4附录B(资料性附录)参考性技术指标与谱参数典型计算流程表R.l风廓线雷达信号处理器参考性技术参数

3、表图B.l谱参数计算流程图B.2谱参数含义图罔B.3接收信号流程罔I PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 QX/T 78-2007 H 目U本标准向中同气象局提tf10本标准向中同气象局政策法规司归口。本标准附录A为规范性附录，附录B为资料性附录。本标准起草单位是中国气象科学研究院，主要起草人z何平、孟青、阮征、朱小燕、张文娟等。本标准是首次发布。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 QX/T 78-2007 凤廓线雷达信号处理规范1 范围本标准规定f风廓线雷达信号处理的术语、基本方法与要求。本标准适用于探测高度在中幢大气范围内的各类脉冲多普勒

4、体制风廓线雷达的信号处理，各类脉冲多普勒天气雷达的信号处理也可参照使用。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注明日期的寻|用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T 3784-1983 雷达名词术语GB/T 12506 -1990 测风雷达通用技术条件GB/T 12648-1990 天气雷达通用技术条件GB/T 12649一1990气象雷达参数测试方法3 术语和定义3. 1 3.2 3.3 3.4 3.

5、5 3.6 下列术语和定义适用于本标准。相干积嚣herent integration 相干积分相参积累在返问信号之间满足相干的条件下，将多个连续返问信号进行累加平均的过程。相干积票数number of coher曰ltintegration 相干积分数在返回信号之间满足相干的条件下，对返回信号所进行的累加次数。返回信号相干时阑配hocoherent time 返问信号序列的自相关系数由1降到1/e的时间。谱点数number of spectral line 用FFT算法对时域回披信号进行频率变换，转换后频谱范围内所包含的离散谱线数。相干处理时间time of coherent processi

6、ng 经过对返同信号的相干积累、频谱变换得到同波信号功率谱密度函数的用时。i普平均spectral average 对多个回波信号功率谱密度函数的平均。1 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 QX/T 78-2007 3. 7 谱平均数nnmber of spectrum 平均的回波信号功率谱密度函数的个数。3.8 探测周期period of observation 风廓线雷达获得一吹完整探测数据的用时。3.9 回波信号功率四hopower 在回波信号频宽范围内，对回波信号功率谱密度函数的识分g注g本定义是在频域内对国被信号功率的定义。3. 10 多普勒频蒂Doppl

7、er shift i普平均后的回披信号功率谱密度函数的一阶矩，即(在信号频宽内)回被信号功率谱密度函数与频率乘职的职分平均值。3. 11 3. 12 3. 13 3. 14 3.15 3. 16 3. 17 多普勒速度Doppler velocity 径向速度根据多普勒效应，与多普勒频移相对应的速度恼。多普勒频i普宽度Doppler spectral width i普平均后的同波信号功率谱密度函数的工阶中心矩。速度方差velocity variance 根据多普勒效应，由多普勒频谱宽度折算成的连度范国值。折射率结构常数refractivity structure parameter 描述折射率

8、结构函数特征的系数。记为:C，单位:m一的。基础数据elementary data 信号处理器输内的数据。相干积票得益gain of coherent integration 相干棋累后，功率信曝比提高的倍数，以分贝(d酌情表示。i曹平均得益gain of spectral integration i普平均后，功率信噪比提高的倍数，以分贝(dB)值表示。4 信号处理要求Z a) 在i普矩参数提取过程中，需要进行相干积累、谱变换和谱平均处理。经过相干租累、谱变换和谱平均的处理后，功率信噪比得益应不小于40dB; b) 相干积票数、谱点数和谱平均数要有一定的可选择范围，供实际探测中选择p。相干积累

9、数的确定要考虑大气返问信号的自相关时间。大气返问信号的自相关时间与大气状况和风廓线雷达选用的波长有关。低层(3km左右)，返回信号相干时间，R附:P , = SNR X P n .(A.7) 4 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 QX/T 78-2007 附景B(资料性附景)参考性技术指标与i普参数典型计算流程B. 1 参考性技术指标风廓线雷达信号处理器的参考性技术指标见表B.L表且1风靡结雷达信号处理器参考性技术参数襄参考性技术指标边界层风廓线霄达低对流层风廓线霄达对流层风廓线霄达A;D速率幡3 MHz 2MHz 2 MHz 八/D位数11位11位11位库长60

10、m 120 m 2O m 库数100 150 50 相干积累数128512 128512 128-512 谱点数256、512、1024256、512、1024256、512、1024谱平均数510 5-10 5-10 输出功率谱分布、S;N、功率谱分布、S;N、功率谱分布、S;N、径向速度、谱宽径向速度、谱宽径向速度、谱宽注:表中禄符号表示视频信号的模数转换率。B.2 谱参数典型计算流程按处理顺序，谱矩参量的计算分别是相干职累(时域平均)、谱变换、谱平均(频域平均)、谱参数估计，相干积累是风廓线雷达信号处理主要步骤之一。风廓线雷达对信号的相干积累处理在时域中进行。在时域上，风廓线雷达信号处理

11、器将多个连续脉冲的返回信号进行累加平均，理论上要求这些脉冲的返回信号是相干的。如图R.1所示。针对每个数据库，首先进行若干吹相干积累，再将多个相干积累后的数据进行谱变换，得到功率谱密度函数，再将多个功率谱密度函数进行平均(谱平均)，最后利用谱平均后的功率谱时向-F:i:;.国:!如:!i:!;ii: t :Hi:;: !i:;H; :!:l.:. . 时间序列. ，:町，:.二固B.1 谱参数计算流程5 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 QX/T 78-2007 密度函数计算回波功率、多普勒频移和多普勒谱宽，并根据多普勒定理=士2vj).，计算出多普勒速度和速度谱宠

12、。每次脉冲后对回波的取样，看上去犹如杂乱元章的噪声信号。经过多次的相干积累处理，噪声信号被压低，有用的气象信号显露州来。相干积累具有提高信噪比和滤波的作用，对于微弱信号的检测起着重要作用。相干积票之后信噪比得到有效提高才能进行频谱分析。将相干积累后的时域信号进行频谱变换后，得到气象阿波信号的频谱特征。不同于点目标的同被信号，气象阿波信号是取样体积内揣流散团综合作用的结果，所以回披信号不是单一的谱线，而是具有一定宽度的谱线分布。功率i普密度函数一般呈高斯分布。由于大气揣流的作用，一次的功率谱密度函数测量结果仍然具有较强的脉动性。多次功率谱密度的平均后，才能得到相对平稳的结果。B.3 i曹参数含义

13、圄i普矩参量的含义如图R.2所示。其中P，是同波功率，fd是平均多普勒频移，7a是谱宽Pn是平均噪声功率。B.4 接收信号施程P 半J句呗声功率P, 信号功率f. 多普勒挡宽j , 半J句多普勒频移J频率阳I阳功率话告皮S(f) 圄B.2曾参数含义圄雷达返回信号被天线接收后送至接收机。为f提高雷达系统的动态范围，目前大部分风廓线雷达采用数字中频接收机。接收信号经j昆频后由射频信号变成中频信号，然后对中频信号进行A/D变换，变成数字中频信号送入数字中频接收机。数字中频信号分两路，分别与相位相差/2的两路本振信号进行混频(义称为鉴相)，得到正交I、Q两路信号。I、Q信号经过取样、滤波等处理送至信号处理单元。因B.3是目前风廓线雷达比较普遍的接收信号流程图。固B.3接收信号流程图6