[发明专利]一种相干测风激光雷达的载噪比处理方法

说明书

本发明公开了一种相干测风激光雷达的载噪比处理方法，涉及相干测风激光雷达技术领域，包括：相干测风激光雷达在启动监测之前读入搜索带宽以及宽带总点数，根据两者差值反推宽带载噪比；启动监测后读入功率谱数据，按照预设核心算法计算得到窄带载噪比；根据宽窄带载噪比差值最终计算获得相干测风激光雷达的载噪比；根据载噪比的时空变化趋势，判断相干测风激光雷达的通信状态是否异常，能够有效地剔除信号质量较差条件下的突变异常结果值；当接收到通信异常信号，监测主机还用于记录异常信号信息，并根据异常信号信息进行通信偏值分析，以及时提示管理人员更换监测地点或待噪声减弱后再继续监测，提高相干测风激光雷达的测量精度。

技术领域

本发明涉及相干测风激光雷达技术领域，具体是一种相干测风激光雷达的载噪比处理方法。

背景技术

相干测风激光雷达由于具有高精度、高时空分辨率的特点，在边界层大气风廓线测量、风切变预警、飞机尾流探测和风能资源利用方面起着重要的应用。在风能资源的利用方面，相干测风激光雷达测量的精确的风场数据对风力发电机的偏航误差进行矫正，使风机能更好地对准风向，提高风能资源的发电效率。载噪比是度量激光雷达回波信号品质的重要参数，对测风激光雷达的载噪比的实际应用是研究者面临的一致问题。

目前相干测风激光雷达进行测量时，经常会受到外界环境的影响，导致测量结果不准确，可能会产生较大的安全隐患和经济损失；同时现有的相干测风激光雷达系统存在无法根据载噪比来判断激光雷达与处理器之间的通信状态，从而及时提醒用户进行处理的问题；针对以上存在的问题，本发明提出了一种相干测风激光雷达的载噪比处理方法。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种相干测风激光雷达的载噪比处理方法；本发明模拟信噪比方法，对回波信号各个距离门内窄带及宽带载噪比进行计算，为相干测风激光雷达系统的总体设计和测风数据测量精度提供数据支撑，并通过观察和分析回波信号载噪比，有助于分析激光雷达系统硬件通信状态，通过对载噪比的应用，能够有效地剔除信号质量较差条件下的突变异常结果值，提高相干测风激光雷达系统测量精度。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种相干测风激光雷达的载噪比处理方法，包括如下步骤：

步骤一：相干测风激光雷达在启动监测之前读入搜索带宽以及宽带总点数，计算出搜索带宽与宽带总点数的差值，用于反推宽带载噪比；

步骤二：相干测风激光雷达在启动监测后，读入功率谱数据；按照预设核心算法计算得到距离门内窄带区域载噪比，即窄带载噪比；

步骤三：将步骤一中反推得到的宽带载噪比与计算得到的窄带载噪比进行比较，得到宽窄带载噪比差值；

步骤四：根据宽窄带载噪比差值最终计算获得相干测风激光雷达的载噪比ZP；根据载噪比ZP的时空变化趋势，判断相干测风激光雷达的通信状态是否异常；

步骤五：当接收到通信异常信号，监测主机剔除此时接收到的相干测风激光雷达监测数据，重新发布采集指令至相干测风激光雷达。

本发明能够直观地查看相干测风激光雷达系统的载噪比时空变化趋势，通过观察和分析回波信号载噪比来判断相干测风激光雷达的通信状态，能够有效地剔除信号质量较差条件下的突变异常结果值，提高相干测风激光雷达的测量精度。

进一步地，所述预设核心算法的具体步骤如下：

根据功率谱数据拷贝基底噪声数组并计算噪声均值；

对功率谱数据进行对位滤除噪声，得到新的功率谱数据，根据新的功率谱数据计算距离门起始位置；

根据距离门起始位置分别计算得到门内噪声数据及门内波峰位置，在确认门内波峰位置后，向两边依次找到第一个趋势不同的点，获取驼峰数据区间；

对门内噪声数据进行平滑及剔除处理后进而计算得到噪声功率值Pn；