《风廓线雷达探测降水反演雨滴谱中的反卷积算法》-工学论文，通信论文-论文范文参考-科学狗论文网

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风廓线雷达探测降水反演雨滴谱中的反卷积算法

范文

阮征葛润生杜宇坤

【摘要】大气垂直运动的不均匀性展宽了降水返回信号谱，影响了雷达探测反演的雨滴谱分布。为了消除大气运动不均匀性对雨滴谱反演精度的影响，需要对雷达接收到的降水谱进行反卷积处理。研究文章提出一种改进的迭代反卷积方法，方法通过对雷达接收信号设置阈值约束条件，迭代中采用逐次逼近的方法，减小了雷达噪声扰动对反卷积的干扰。

【关键词】风廓线雷达信号处理反卷积

一、引言

通过分析风廓线雷达的多普勒速度谱对分析降水具有重要意义；然而，对于观测降水信号谱，首先要剔除大气运动谱的影响。降水谱中大气运动信号谱与降水信号谱符合卷积关系[1]。

对降水谱反卷积大气运动谱的研究比较经典的方法有Rajopadhyaya等（1993）提出的傅里叶变换（FT）方案及 Schafer等（2002）提出的迭代方案。本文首先论述了一种通过多项式的长除法的阈值迭代反卷积来实现反卷积。

1.方法原理

2.1噪声实验

根据降水谱特性，模拟出相应的降水谱，大气谱，降水实测谱。对降水实测谱添加不同大小的随机噪声，通过传统及改进方法对降水实测谱进行反卷积。不同信噪比情况下，输出误差ex（k），信噪比snr以及均方根误差erms的取值，如表1所示：

由以上数据可以得出对于一定输出信号的信噪比SNR，改进反卷积算法产生的误差小于传统算法产生的误差；输出信号的信噪比SNR越大，误差越小；当输出信号的信噪比SNR >10dB，运用改进的方法能够较好的得到反卷积结果，而传统方法必须在输出信号SNR超过130dB以后才可以。

三、结论

在数值计算和原始谱反卷积中，本文的反卷积算法能有效地克服由前端信号分量幅值趋零导致的病态问题，而且对积累噪声能够有效的抑制，从而能够获得稳定的反卷积结果。

参考文献

[1]Wakasugi， K.， A. Mizutani， M. Matsuo， S. Fukao， and S. Kato. A direct method for deriving drop-size distribution and vertical air velocities from VHF Doppler radar spectra. J.Atmos. Oceanic Technol.，1986：3， 623–629

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