[发明专利]低空监视雷达的气象信号处理IP核及其实时数据排序方法

摘要

本发明涉及一种低空监视雷达的气象信号处理IP核及其实时数据排序方法，该IP核包括：数字中频鉴相模块、脉冲压缩模块、数据重排模块、时域加窗及FFT模块、噪声功率估计模块、点杂波抑制模块、自相关参数估计模块、距离平均模块、距离和强度校正模块以及过门限处理模块。本发明具有结构简单、实时处理能力强、可靠性高等特点，并实现了低空监视雷达中目标探测与气象探测的兼容，IP核具有减少系统元器件数量，提高系统集成度和稳定性等优势。本发明涉及的一种实时数据排序方法，可大大降低数据排序在空间和时间上的复杂度，该实时数据排序方法可靠性高、实时性强，为精确估计噪声功率提供了保障。

主权项

一种低空监视雷达的气象信号处理IP核，其特征在于，包括：数字中频鉴相模块，对AD采样后的输入中频信号进行数字混频鉴相、低通滤波及抽取，以形成两路零中频正交信号；脉冲压缩模块，对所述两路零中频正交信号进行数字匹配滤波处理；数据重排模块，对所述脉冲压缩模块的输出数据序列进行存储及数据格式和数据率的转换，形成相参处理所需的数据格式，并对数据序列进行相参处理；时域加窗及FFT模块，对所述数据重排模块处理后的数据按距离门进行重排,然后按距离门进行加权FFT处理；噪声功率估计模块，对所述时域加窗及FFT模块处理后的各频谱点取模得到幅度谱密度，并采用实时数据排序算法，动态的估计每个距离单元的噪声功率；地物杂波抑制模块，根据所述时域加窗及FFT模块处理后的处理数据采用频域滤波法，选择固定/可变宽度滤波器对地物杂波进行抑制，得到除去杂波的功率谱后，再减去该距离单元的噪声功率；点杂波抑制模块，根据所述地物杂波抑制模模块处理后的数据，将每个距离门的功率与可调偏置距离门的功率比较，若大于特定门限，则将其剔除，并将该距离门的功率估值用偏置距离门的多普勒参数加权平均值平均估值代替；自相关参数估计模块，将相应距离单元的噪声功率从所述点杂波抑制模块处理后的数据中去除，再在频域计算回波样本功率谱的零阶矩、一阶矩和二阶中心矩；距离平均模块，对自相关参数估计模块输出数据按若干距离门进行算术平均，得到距离平均后更大距离门的功率谱的零阶矩、一阶矩和二阶中心矩，得出回波中包含的气象信息；距离和强度校正模块，对距离平均模块的输出数据进行雷达参数修正补偿及气象反射率因子估计，气象速度谱宽度估计以及数据质量控制因子估计，消除不同雷达测量不同距离的目标或同一目标时产生的强度差异；以及过门限处理模块，根据距离和强度校正模块输出的数据以及数据质量控制因子设置门限值，将符合条件的气象基数据输出给后级处理和显示。