相干测风雷达风速测量方法

摘要

本发明提出一种相干测风雷达风速测量方法。利用本发明可以显著提高空速分辨率和风速测量的速度。本发明通过下述技术方案予以实现：首先采用光电探测器接受光信号，产生表现形式为电压的模拟时域信号并输入高速模数转换电路进行量化处理得到对应的数字时域信号，数字时域信号通过异步先进先出FIFO输送到现场可编程门阵列FPGA电路；在FPGA电路中，Zoom FFT运算模块通过复调制模块对数字时域信号在预测移频角附近的局部频段进行复调制移频，得到的虚部正弦和实部余弦信号；DSP电路将全局频谱分析模块得到的特征频率粗测值和细化频谱分析模块得到的特征频率精测值输入综合分析模块，并将解算出精确速度送到显示组件。

主权项

一种相干测风雷达风速测量方法，其特征在于包括以下步骤：首先采用光电探测器（1）接受光信号，产生表现形式为电压的模拟时域信号并输入高速模数转换电路（2），高速模数转换电路（2）将接收到的模拟时域信号进行量化处理得到对应的数字时域信号，数字时域信号通过异步先进先出FIFO输送到现场可编程门阵列FPGA电路（3）；在FPGA电路（3）中，第一FFT模块（311）将依次接收到的数字时域信号按每512个数字信号为一帧，依次进行全局时/频转换得到该帧对应的频域信号，并将频域信号输入第一信号累加模块（312）；第一信号累加模块（312）将接收到的频域信号逐帧累加得到的全局频谱图送入DSP电路（4）的全局频谱分析模块（41），由全局频谱分析模块（41）进行全局频谱分析得到特征频率粗测值；特征频率粗测值通过信号预测模块（42）的分析预测下一时刻的特征频率；信号预测模块（42）选定下一时刻局部Zoom FFT细化频谱分析的频率段后，将预测的移频角输入到上述FPGA电路（3）的Zoom FFT运算模块（321）中；Zoom FFT运算模块（321）同时接收下一时刻的数字时域信号和移频角；在Zoom FFT运算模块（321）内部，数字时域信号通过复调制模块（3211）对数字时域信号在预测移频角附近的局部频段进行复调制移频，得到的虚部正弦和实部余弦信号分别通过归一化的 101阶FIR滤波器（3212）进行滤波后，由浮点数转换模块（3213）转化为单精度浮点数，浮点数的实部和虚部信号通过实部和虚部信号合并模块（3214）合并为一组数据后送入降采样运算模块（3215）；降采样运算模块（3215）将实部和虚部信号进行降采样后得到降采样数据；降采样数据通过实部和虚部信号分拆模块（3216）分拆为实部和虚部两部分数据；实部和虚部两部分数据通过第二FFT模块（3217）进行视频转换后送入平方和运算模块（3218）进行平方和运算，运算结果经第二信号累加模块（322）逐帧累加后输入上述DSP电路（4）中的细化频谱分析模块（43）进行局部频谱分析；DSP电路将同一时刻全局频谱分析模块（41）得到的特征频率粗测值和细化频谱分析模块（43）得到的特征频率精测值输入综合分析模块（44），并将综合分析得到的精确特征频率输出值输出到解算速度模块（45）综合解算出精确速度，并将精确速度输出值输送到显示组件（5）。