一種方法，包括： 基于在接收器從發射器接收的校準脈沖壓縮信號、噪聲估計以及之前定義的理想信號，生成校準濾波器；以及 通過向在所述接收器從天線接收的反射脈沖壓縮信號應用所生成的校準濾波器，生成校準信號。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術一般涉及雷達，更具地說，涉及天氣雷達校準。
技術介紹
一些天氣雷達系統，諸如Honeywell RDR-4000，發射脈沖壓縮波形，其所接收的信號在處理期間進行脈沖壓縮。(脈沖壓縮波形的一些例子是線性或非線性FM丘普脈沖和巴克碼等。)處理所接收的數據要求所發射的脈沖壓縮波形和所接收的雷達信號都通過在脈沖帶寬上具有平滑幅度和線性相位的系統。在系統前端的相位和幅度誤差通過使所發射和接收的信號失真而導致系統性能下降，由此增加了壓縮后的范圍旁瓣。為了實現所需的系統性能，這些誤差必須保持在固定水平。然而，模擬前端所要求的誤差預算太嚴格，無法保證在所有工作條件上進行設計。因為某些失真是由發射器上升時間的非線性產生的，因此傳統的只有頻率均衡技術不足以校正信道中的所有差錯。對于不同的波形，誤差也會有所不同。天氣雷達的硬件可改進得更加強壯，并由此將失真降低到可接受的水平。然而，這種解決方案會產生實際上較大的天氣雷達系統，每個單元的成本都大大增加了。因此，存在這樣一種需求降低脈沖壓縮天氣雷達系統中的失真，而不增加硬件復雜度，也不會大大增加每個單元的成本。
技術實現思路
本專利技術提供了一種執行所接收脈沖壓縮雷達信號自校準的系統、方法和計算機程序產品。該系統包括天線、接收器、發射器和雷達信號處理器。在正常(非校準)操作下，雷達發射器生成脈沖壓縮波形，并通過天線發射它。來自此波形的任何反射由同一天線檢測，并由接收器進行處理。前端處理接下來涉及模數轉換，并還可包括幾個中間處理級。所得到的數字化、預處理的所接收雷達信號然后進行脈沖壓縮，繼之以由雷達處理器執行的更多的模式特定處理(風切變、天氣、地形圖等)。在校準期間，雷達發射器生成類似的脈沖壓縮波形(即，校準脈沖)，但不是被發射到天線，校準脈沖是通過內置在硬件中的“校準路徑”被直接發送到接收器。在本專利技術的一個方面，校準脈沖通過天線發射，也可通過校準路徑直接發送到接收器。校準信號在被發送到雷達處理器之前也要經過正常的前端預處理。所得到的校準脈沖然后與之前定義的理想信號和校準路徑噪聲水平的估計一起用于生成一組頻域加權因子。這些加權因子然后相對于噪聲增益進行標準化，以創建校準濾波器。在本專利技術的一個方面，雷達處理器基于之前生成的相關校準濾波器來修改校準濾波器。在脈沖壓縮之前或之后，在頻域向所接收的雷達信號應用校準濾波器。附圖說明下面參考以下附圖更詳細地描述本專利技術的優選和備選實施例。圖1示出根據本專利技術形成的示范天氣雷達系統的框圖；圖2-5示出由圖1所示系統執行的示范校準過程；圖6示出校準前的信號和校準后的信號。具體實施例方式圖1示出了脈沖壓縮天氣雷達系統10，它使用由雷達系統10產生的實際波形確定校準濾波器，并在處理所接收的脈沖壓縮雷達信號時使用該濾波器。雷達系統10包括發射器11、天線12、接收器15以及具有存儲器18的雷達處理器17。參考圖2，示出了由雷達系統10執行的過程44。在步驟50和52，發射器11通常通過天線12將脈沖壓縮波形發送出去。在掃描過程中的某些時刻，發射器11而是通過校準路徑53將一個或多個校準波形直接發送到接收器15。在步驟56，接收器15檢測通過接收路徑54從天線12到來的信號，或通過校準路徑53從發射器11到來的信號。這兩種類型的信號都被發送到雷達處理器17，以在步驟58進行模數轉換和前端預處理。在步驟60，然后根據正在處理的信號類型，執行附加的脈沖處理步驟。在接收器15接收校準信號并將其發送到雷達處理器17的情況下，創建校準濾波器，并在步驟62將其存儲在存儲器18中。如果向信號應用之前存儲的校準濾波器，那么從存儲器18中進行檢索。在接收器15接收雷達返回信號并將其發送到雷達處理器17的情況下，脈沖處理可包括脈沖壓縮和用所存儲的校準濾波器進行濾波。然后在步驟64，雷達返回信號還根據需要進行模式處理和顯示處理。因為使用由雷達系統10產生的實際脈沖壓縮波形創建校準濾波器，所以雷達系統10不斷地適應于其組件所經歷的任何變化，諸如溫度和壓力變化，其可導致時域或頻域的信號失真。這還考慮了可能由發射器11的上升時間中的非線性或信道中的誤差所引起的任何失真，對于不同的波形這可能有所變化。校準路徑13和接收路徑14必須被相位和幅度匹配到系統的所需最終精度內。圖3示出了由圖1所示發射器11所執行的信號發射過程100。過程100在脈沖壓縮雷達系統10的正常操作期間執行。由此，雷達系統10一被激活(即，開始發射雷達脈沖)，過程100就在判斷框110開始，在此確定是否是在雷達掃描中執行校準的合適時間或地點。在一個實施例中，在掃描中執行校準的時間或地點是在每個雷達掃描周期的結尾處。在掃描期間可以執行任何次校準。如果確定不是要執行校準的時間或地點，則在步驟113去激活校準路徑13，并在步驟114通過天線12發射脈沖壓縮波形。如果在判斷框110確定是要執行校準的時間或地點，那么在步驟111激活校準路徑13，并在步驟112將校準波形直接發射到接收器15。在一個實施例中，校準波形通過天線12發射，也可直接發送到接收器15。圖4示出了圖1中步驟60的過程。在步驟58進行模數轉換和前端預處理之后，在判斷框170確定信號是校準信號還是所接收的雷達信號。如果信號是校準信號，則在步驟171計算校準濾波器。在一個實施例中，新計算的、定義校準濾波器的濾波器系數然后用于更新之前存儲的濾波器系數(見步驟172)，這使用公式諸如公式(1)所示的示范公式來完成UpdatedFilter＝A*Pr eviousFilter+(1-A)*NewFilter(1)式中A是0和1之間的標量，并基于系統參數來確定。所得到的濾波器系數在步驟173存儲在存儲器18中。如果在判斷框170確定信號是所接收的脈沖壓縮雷達信號，則在步驟174信號進行脈沖壓縮，繼之以在步驟175應用最近存儲的校準濾波器。在一個實施例中，通過將脈沖壓縮的雷達信號與校準濾波器系數相乘來在頻域應用濾波器。在另一實施例中，校準濾波器可在時域應用。在又一實施例中，可在雷達信號進行脈沖壓縮之前，在時域或頻域向雷達信號應用校準濾波器。在脈沖壓縮和校準濾波器應用之后，在最終雷達顯示被呈現給空勤人員或其它用戶之前，根據其模式或類型(天氣、風切變等)進一步處理雷達信號，步驟64。圖5示出了在步驟171(圖4)執行的校準濾波器的計算。在步驟171，基于接收器15所接收的信號和之前確定的理想信號來確定校準濾波器。理想信號是對理想脈沖執行所有前端預處理級的期望結果。在步驟1710，最好使用快速傅立葉變換(FFT)將所接收信號中的每個脈沖轉換到頻域。在步驟1711，如果已經接受到多個校準脈沖，則在每個頻率對每個脈沖類型的校準脈沖求平均。接下來，在步驟1712，基于頻域中的理想信號確定一組校準加權因子，見步驟1714。公式(2)是用于生成在圖5的步驟1712中所執行的校準加權因子的示范公式W=I·C*+NC·C*+N---(2)]]>式中W＝該組頻域校準加權因子I＝理想信號(在頻域)C＝在每個頻率的校準脈沖的平均值C*＝C的復共軛N＝校準路徑噪聲功率的估計最后，在步驟1713，校準加權因子相對于噪聲增益進行本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
【專利技術屬性】
技術研發人員：J·A·赫斯特，G·M·洛根，D·M·吉德納，
申請(專利權)人：霍尼韋爾國際公司，
類型：發明
國別省市：
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