【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于数字信号处理，涉及一种脉冲相干激光测风雷达信号处理方法。
技术介绍
1、脉冲相干激光测风雷达是一种通过检测发射激光与空气中气溶胶粒子相互作用产生的多普勒频移来计算激光发射方向风速的气象探测装置。目前主流的相干激光测风雷达采用1550nm光纤激光器作为光源，其体积较小但存在发射功率低的问题，随着激光脉冲在大气中不断散射，导致其在测量的远端，有效风信号逐渐被噪声淹没，影响其测量精度和测程。而对于上述问题，亟需一种改进的信号处理方法，能够提高激光测风雷达的测量精度和测程。
技术实现思路
1、(一)专利技术目的
2、本专利技术的目的是：提供一种能够提高激光测风雷达测量精度和测程的信号处理方法。
3、(二)技术方案
4、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种脉冲相干激光测风雷达信号处理方法，其包括以下步骤：
5、s1.采集激光脉冲的回波信号；
6、s2.对所述回波信号执行时间域的拼接；对拼接后的回波信号执行fft计算，获得频谱数据；
7、s3.基于获得的所述频谱数据进行高斯拟合计算中心频率；
8、s4.基于所述中心频率计算径向风数据，对所述径向风数据进行卡尔曼滤波。
9、步骤s2具体包括:
10、s21.激光测风雷达发送m个采样脉冲，每个所述采样脉冲的采样数设置为n，其中m为可变参数，n为可变参数；
11、s22.将第一个脉冲的前160个点、第二个脉冲的前1
12、s23.对所述原始数据序列执行fft计算；
13、s24.将第三个脉冲的前160个点、第四个脉冲的前160个点、第五个脉冲的前160个点按序拼接，形成480个点的数据序列；剩余的数据点以补零的方式补齐至总共512个数据点；
14、s25.对所述数据序列执行fft；
15、s26.以此类推，直至第m个脉冲；
16、s27.将上述计算所得的fft频谱数据相加，以获得第一个距离门的频谱数据；
17、s28.重复执行所述步骤s22～s27，以获得所有距离门的频谱数据。
18、在重复执行步骤s22～s27时，对已经形成过数据序列的每个脉冲中的点不再重复使用作为每个脉冲中选取的点数。
19、步骤s3具体包括:
20、s31.对所述频谱数据进行高斯函数的最小二乘拟合，使得所述频谱数据符合高斯分布；
21、s32.对所述步骤s31中获得的高斯拟合后的频谱数据采用重心法计算信号的中心频率。
22、步骤s31中，对所述频谱数据进行高斯函数的最小二乘拟合，公式为：
23、
24、其中，所述a、b和c是实数常数，且a＞0，x为频率，f(x)为频谱强度。
25、步骤s32中，所述重心法计算信号的中心频率公式为：
26、
27、其中，p表示中心频率，f(x)表示频谱强度，t表示计算阈值，为一固定常数，y表示计算阈值，x表示频率，g表示信号起始点频率，k表示信号结束点频率。
28、步骤s4中，基于中心频率计算风数据的公式为：
29、v＝(p-q)×w
30、其中，v是径向风数据，p为中心频率，q为激光发射频率，g是与采样频率有关的系数为常数。
31、(三)有益效果
32、上述技术方案所提供的脉冲相干激光测风雷达信号处理方法，具有以下有益效果：
33、(1)本专利技术在传统的最大值法和重心法的基础上，提出了一种基于高斯拟合的重心法提取激光测风雷达风信号的中心频率；基于测风信号和doppler频移的线性关系，显著提高了脉冲相干激光测风雷达的测量精度和测程，能够将远测程处的被噪声淹没的信号成功提取。具有算法简单，信号提取效率高的优点。
34、(2)数据点的个数设置为160个，可有效提高识别精度，对计算获得的风数据进行卡尔曼滤波可以提高精度。
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1.一种脉冲相干激光测风雷达信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的脉冲相干激光测风雷达信号处理方法，其特征在于，步骤S2具体包括:
3.如权利要求2所述的脉冲相干激光测风雷达信号处理方法，其特征在于，在重复执行步骤S22～S27时，对已经形成过数据序列的每个脉冲中的点不再重复使用作为每个脉冲中选取的点数。
4.如权利要求3所述的脉冲相干激光测风雷达信号处理方法，其特征在于，步骤S3具体包括:
5.如权利要求4所述的脉冲相干激光测风雷达信号处理方法，其特征在于，步骤S31中，对所述频谱数据进行高斯函数的最小二乘拟合，公式为：
6.如权利要求5所述的脉冲相干激光测风雷达信号处理方法，其特征在于，步骤S32中，所述重心法计算信号的中心频率公式为：
7.如权利要求6所述的脉冲相干激光测风雷达信号处理方法，其特征在于，步骤S4中，基于中心频率计算风数据的公式为：
8.一种脉冲相干激光测风雷达信号处理系统，其特征在于，包括至少一个存储器、至少一个处理器，所述存储器存储计算机执行指令，
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有指令，该指令被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的基于脉冲相干激光测风雷达信号处理方法。
10.一种基于权利要求1-7中任一项所述的基于脉冲相干激光测风雷达信号处理方法在数字信号处理技术领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种脉冲相干激光测风雷达信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的脉冲相干激光测风雷达信号处理方法，其特征在于，步骤s2具体包括:
3.如权利要求2所述的脉冲相干激光测风雷达信号处理方法，其特征在于，在重复执行步骤s22～s27时，对已经形成过数据序列的每个脉冲中的点不再重复使用作为每个脉冲中选取的点数。
4.如权利要求3所述的脉冲相干激光测风雷达信号处理方法，其特征在于，步骤s3具体包括:
5.如权利要求4所述的脉冲相干激光测风雷达信号处理方法，其特征在于，步骤s31中，对所述频谱数据进行高斯函数的最小二乘拟合，公式为：
6.如权利要求5所述的脉冲相干激光测风雷达信号处理方法，其特征在于，步骤s32中，所述重心法计算信号的中心频率...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘志平，胡元航，冯力天，冯振中，张瑞舟，田丰宇，
申请(专利权)人：西南技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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