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激光测风雷达信号处理技术研究

作　者: 高源
导　师: 任德明
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 物理电子学
关键词: 激光测风雷达光子计数信号处理 EMD 风场反演
分类号: TN957.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 6次
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内容摘要

直接探测激光测风雷达能够快速测量大气风场，但是在远距离处的回波信号十分微弱，并且包含各种随机噪声和瑞利散射，属于非平稳非线性信号。激光雷达的信号处理技术能否有效提高雷达信号的信噪比，改善信号平滑性，精确计算多普勒频移量，直接影响雷达测风精度。根据雷达信号处理流程，从回波探测到风场反演，在信号处理的各个环节应用不同的处理算法，提高雷达测风精度。采用光子计数器和数据采集卡，基于LabVIEW软件平台，设计了探测采集模块，并对光子计数器进行了实验标定。采用LabVIEW编程的边沿检测技术实现了对光子脉冲精确鉴别。对雷达回波信号，分别采用中值滤波，移动平均技术和EMD经验模式分解技术进行处理，实验结果表明可以显著消除噪声，提高信噪比，改善信号质量。进行了径向风速测量实验，采用三种信号处理方法应用于径向风速处理过程，能够显著提高测风精度。基于实验测得的径向风速，采用VAP方法，实现了风场反演。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第1章绪论  8-17
  1.1 课题背景及意义  8-9
  1.2 激光雷达研究概况  9-15
    1.2.1 相干探测激光测风雷达发展  10
    1.2.2 直接探测激光测风雷达发展  10-15
  1.3 激光测风雷达信号处理技术发展  15-16
  1.4 主要研究内容  16-17
第2章激光雷达回波信号探测与采集  17-31
  2.1 引言  17
  2.2 基于角度调谐双边缘技术原理  17-20
  2.3 激光测风雷达总体结构  20-22
  2.4 回波探测采集模块设计  22-30
    2.4.1 AQRHSPCM 光子计数器  22-23
    2.4.2 光子计数器标定  23-26
    2.4.3 ATS9350 高速数据采集卡  26-27
    2.4.4 脉冲信号鉴别  27-30
  2.5 本章小结  30-31
第3章信号处理技术研究  31-47
  3.1 引言  31
  3.2 信号处理算法  31-41
    3.2.1 中值滤波技术  31-34
    3.2.2 滑动平均技术  34-38
    3.2.3 经验模态分解技术(EMD)  38-41
  3.3 多普勒频移理论分析  41-46
  3.4 本章小结  46-47
第4章径向风速与风场反演研究  47-56
  4.1 引言  47
  4.2 径向风速测量实验  47-51
  4.3 风场反演  51-55
  4.4 本章小结  55-56
结论  56-57
参考文献  57-63
攻读学位期间发表的学术论文  63-65
致谢  65

激光测风雷达信号处理技术研究

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