CN104950292B - 一种气象雷达的二次回波识别方法及装置 - Google Patents

一种气象雷达的二次回波识别方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开一种气象雷达的二次回波识别方法及装置，用于识别二次回波。本发明方法包括：采集每一个脉冲周期内M个距离库分别对应的回波信号获得M个回波序列；根据L个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位、第L个脉冲周期的第K个回波序列、以及第L‑1个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位，得到第L个脉冲周期的第K个一次相干回波和第L个脉冲周期的第K个二次相干回波；根据所有脉冲周期的第K个一次相干回波得到第K个一次的一阶自相关幅度，根据所有脉冲周期的第K个二次相干回波得到第K个二次的一阶自相关幅度；根据第K个一次的一阶自相关幅度和第K个二次的一阶自相关幅度，识别每一个脉冲周期的第K个回波序列中是否存在二次回波。

Description

一种气象雷达的二次回波识别方法及装置
技术领域
本发明涉及雷达处理技术领域，具体涉及一种气象雷达的二次回波识别方法及装置。
背景技术
气象雷达是专门用于大气探测的雷达，属于主动式微波大气遥感设备，是警戒和预报中、小尺度天气系统的主要探测工具之一。气象雷达通过方向性很强的天线向空间发射脉冲无线电波，脉冲信号在传播过程中和大气发生各种相互作用，产生反射、散射。部分反射和散射能量被气象雷达接收，在气象雷达上显示出各种回波。回波多种多样，根据接收脉冲的时间可以将回波分为一次回波和二次回波等，其中，一次回波是指，在雷达脉冲间隔内所能探测最远距离之内的目标物回波；二次回波是指，超过雷达脉冲间隔所能探测最远距离之外的目标物回波，是前一个或者更早的脉冲在最大探测距离外的目标产生的回波。此时雷达显示的目标物距离是非真实的。在实际应用中还可能出现二次以上的回波。由于二次或二次以上回波显示的目标物距离是非真实的，它的存在造成对一次回波的干扰，导致获得的目标物距离不准确。
目前，在气象雷达系统中，一般采用固定的相位发送脉冲信号，即气象雷达发送的所有脉冲信号都是同一个相位，那么对于一个雷达脉冲间隔内接收到的回波，很难识别出是否存在上一个雷达脉冲间隔外的二次回波或二次以上回波。
发明内容
针对上述缺陷，本发明实施例提供了一种气象雷达的二次回波识别方法及装置，用于有效地从回波中识别出二次回波。
本发明实施例第一方面提供了一种气象雷达的二次回波识别方法，可包括：采集采样周期中每一个脉冲周期对应的发射脉冲，以及采集每一个脉冲周期内M个距离库分别对应的回波信号获得M个回波序列，所述回波序列与所述距离库一一对应，所述采样周期包括N个脉冲周期，所述N个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位各不相同，所述N个脉冲周期的第K个距离库对应的距离均相等，所述N、M均为大于或等于1的自然数，所述K为大于或等于1且小于或等于所述M的自然数；
根据第L个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位和所述第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到所述第L个脉冲周期的第K个一次相干回波，以及根据第L-1个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位和所述第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到所述第L个脉冲周期的第K个二次相干回波，其中，所述L为小于或等于所述N且大于或等于1的自然数；
根据所有脉冲周期的第K个一次相干回波，得到第K个一次的一阶自相关幅度，根据所有脉冲周期的第K个二次相干回波，得到第K个二次的一阶自相关幅度；
根据所述第K个一次的一阶自相关幅度和所述第K个二次的一阶自相关幅度，识别每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中是否存在二次回波。
本发明实施例第二方面提供了一种气象雷达的二次回波识别装置，可包括：
采集模块，用于采集采样周期中每一个脉冲周期对应的发射脉冲，以及采集每一个脉冲周期内M个距离库分别对应的回波信号获得M个回波序列，所述回波序列与所述距离库一一对应，所述采样周期包括N个脉冲周期，所述N个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位各不相同，所述N个脉冲周期的第K个距离库对应的距离均相等，所述N、M均为大于或等于1的自然数，所述K为大于或等于1且小于或等于所述M的自然数；
处理模块，用于根据第L个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位和所述第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到所述第L个脉冲周期的第K个一次相干回波，以及根据第L-1个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位和所述第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到所述第L个脉冲周期的第K个二次相干回波，其中，所述L为小于或等于所述N且大于或等于1的自然数；根据所有脉冲周期的第K个一次相干回波，得到第K个一次的一阶自相关幅度，根据所有脉冲周期的第K个二次相干回波，得到第K个二次的一阶自相关幅度；根据所述第K个一次的一阶自相关幅度和所述第K个二次的一阶自相关幅度，识别每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中是否存在二次回波。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例通过采集一个采样周期的脉冲周期对应的发射脉冲，还有采集每一个发射脉冲中M个距离库分别对应的回波信号得到M个回波序列，根据第L个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位和第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到第L个脉冲周期的第K个一次相干回波，同样，根据第L-1个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位和第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到第L个脉冲周期的第K个二次相干回波，由于一个采样周期中包括N个脉冲周期，且N个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位不同，因此，第L个脉冲周期的发射脉冲的初始相位和第L-1个脉冲周期的发射脉冲的初始相位不同，计算得到的第L个脉冲周期的第K个一次相干回波和第L个脉冲周期的第K个二次相干回波也会不一样，进一步获取与所有脉冲周期的第K个一次相干回波有关的第K个一次的一阶自相关幅度，和与所有脉冲周期的第K个二次相干回波有关的第K个二次的一阶自相关幅度，同样，第K个一次的一阶自相关幅度和第K个二次的一阶自相关幅度不同，最后，则可以根据第K个一次的一阶自相关幅度和第K个二次的一阶自相关幅度，有效地识别出每一个第K个回波序列(包括每一个脉冲周期的第K个回波序列)中是否存在二次回波。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a为本发明一些实施例提供的气象雷达的二次回波识别方法的流程示意图；
图1b为本发明一些实施例提供的采样周期应用示意图；
图1c为本发明另一些实施例提供的采样周期应用示意图；
图1d为本发明另一些实施例提供的采样周期应用示意图；
图1e为本发明一些实施例提供的一次的一阶自相关幅度的示意图；
图1f为本发明一些实施例提供的二次的一阶自相关幅度的示意图；
图2为本发明一些实施例提供的气象雷达的二次回波识别装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种气象雷达的二次回波识别方法，用于有效地从回波中识别出二次回波。本发明实施例还相应地了提供了一种气象雷达的二次回波识别装置。
本发明实施例提供的气象雷达的二次回波识别方法，可包括：采集采样周期中每一个脉冲周期对应的发射脉冲，以及采集每一个脉冲周期内M个距离库分别对应的回波信号获得M个回波序列，所述回波序列与所述距离库一一对应，所述采样周期包括N个脉冲周期，所述N个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位各不相同，所述N个脉冲周期的第K个距离库对应的距离均相等，所述N、M均为大于或等于1的自然数，所述K为大于或等于1且小于或等于所述M的自然数；根据第L个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位和所述第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到所述第L个脉冲周期的第K个一次相干回波，以及根据第L-1个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位和所述第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到所述第L个脉冲周期的第K个二次相干回波，其中，所述L为小于或等于所述N且大于或等于2的自然数；根据所有脉冲周期的第K个一次相干回波，得到第K个一次的一阶自相关幅度，根据所有脉冲周期的第K个二次相干回波，得到第K个二次的一阶自相关幅度；根据所述第K个一次的一阶自相关幅度和所述第K个二次的一阶自相关幅度，识别每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中是否存在二次回波。
本发明实施例中，由于一个采样周期中包括N个脉冲周期，且N个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位不同，因此，第L个脉冲周期的发射脉冲的初始相位和第L-1个脉冲周期的发射脉冲的初始相位不同，计算得到的第L个脉冲周期的第K个一次相干回波和第L个脉冲周期的第K个二次相干回波也会不一样，进一步获取与所有脉冲周期的第K个一次相干回波有关的第K个一次的一阶自相关幅度，和与所有脉冲周期的第K个二次相干回波有关的第K个二次的一阶自相关幅度，同样，第K个一次的一阶自相关幅度和第K个二次的一阶自相关幅度不同，最后，则可以根据第K个一次的一阶自相关幅度和第K个二次的一阶自相关幅度，有效地识别出每一个第K个回波序列(包括每一个脉冲周期的第K个回波序列)中是否存在二次回波。
下面将通过具体实施例，对本发明进行详细说明。
请参阅图1a和图1b，图1a为本发明一些实施例提供的气象雷达的二次回波识别方法的流程示意图，图1b为本发明实施例提供的一个采样周期的应用示意图；如图1a所示，一种气象雷达的二次回波识别方法可包括：
101、采集采样周期中每一个脉冲周期对应的发射脉冲，以及采集每一个脉冲周期内M个距离库分别对应的回波信号获得M个回波序列，所述回波序列与所述距离库一一对应，所述采样周期包括N个脉冲周期，所述N个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位各不相同，所述N个脉冲周期的第K个距离库对应的距离均相等，所述N、M均为大于或等于1的自然数，所述K为大于或等于1且小于或等于所述M的自然数；
其中，请结合图1b，本发明以一个采样周期为例，在一个采样周期中包括了N个脉冲周期，每个脉冲周期将发射一个发射脉冲，进而N个脉冲周期一共有N个发射脉冲，即一个脉冲周期对应一个发射脉冲，且给每一个脉冲周期对应的发射脉冲配置一个初始相位，即N个发射脉冲的初始相位各不相同。可选地，发射脉冲是一个矩形脉冲。
可以理解，在一个脉冲周期中除去发射发射脉冲的时间，其余时间作为接收回波信号的时间，举例来说，脉冲周期的前面1/10作为发射发射脉冲的时间，则其余9/10的时间作为接收回波信号的时间。在9/10划分成M个时间段，由于被探测物的距离为发射时间与发射速度乘积的二分之一，而发射速度是固定的，距离则由发射时间决定，因此，划分为M个时间段，也就对应着M个距离库，一个距离库对应了一个时间段，在本发明实施例中统一用距离库进行描述。在一个距离库中可能接收到0个、1个或多个回波信号，因此，将一个距离库的所有回波信号作为一个回波序列，一共有M个回波序列。
再结合图1b，在本发明实施例中，一个采样周期中的每一个脉冲周期都划分成M个距离库，且相同序号的距离库的距离相等，例如，第1个脉冲周期的第1个距离库的距离、第2个脉冲周期的第1个距离库的距离---第N个脉冲周期的第1个距离库的距离均相等；第1个脉冲周期的第2个距离库的距离、第2个脉冲周期的第2个距离库的距离，---，第N个脉冲周期的第2个距离库的距离均相等，其它相似，在此不再一一赘述。
结合图1b，可以看出，距离库(回波序列)与脉冲周期形成一个MxN的矩阵。
102、根据第L个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位和所述第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到所述第L个脉冲周期的第K个一次相干回波，以及根据第L-1个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位和所述第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到所述第L个脉冲周期的第K个二次相干回波，其中，所述L为小于或等于所述N且大于或等于2的自然数；
需要说明，请参阅图1c，对于每一个脉冲周期，在每一个距离库上相应地得到其回波序列的一次相干回波，而一个脉冲周期中有M个距离库，也就是M个回波序列，因此，相应地得到M个一次相干回波。
再结合图1c，同样地，一次相干回波与脉冲周期形成一个MxN的矩阵。
同样，请参阅图1d，对于每一个脉冲周期，在每一个距离库上相应地得到其回波序列的二次相干回波，而一个脉冲周期中有M个距离库，也就是M个回波序列，因此，相应地得到M个二次相干回波。
再结合图1d，同样地，二次相干回波与脉冲周期形成一个MxN的矩阵。
103、根据所有脉冲周期的第K个一次相干回波，得到第K个一次的一阶自相关幅度，根据所有脉冲周期的第K个二次相干回波，得到第K个二次的一阶自相关幅度；
其中，本发明实施例中的一阶自相关幅度是根据相同序号的一次相干回波得到，也就是说，步骤103中的根据所有脉冲周期的第K个一次相干回波包括：第1个脉冲周期的第K个一次相干回波、第2个脉冲周期的第K个一次相干回波、第3个脉冲周期的第K个一次相干回波，---，第N-1个脉冲周期的第K个一次相干回波和第N个脉冲周期的第K个一次相干回波。
请参阅图1e，并结合图1c，根据MxN矩阵中的每一行的一次相干回波得到一阶自相关幅度，从而MxN矩阵转换成Mx1矩阵。上述第K个一次的一阶自相关幅度即是指图1e的Mx1矩阵中的第K个。
同样，步骤103中的根据所有脉冲周期的第K个二次相干回波包括：第1个脉冲周期的第K个二次相干回波、第2个脉冲周期的第K个二次相干回波、第3个脉冲周期的第K个二次相干回波，---，第N-1个脉冲周期的第K个二次相干回波和第N个脉冲周期的第K个二次相干回波。
请参阅图1f，并结合图1d，根据MxN矩阵中的每一行的二次相干回波得到一阶自相关幅度，从而MxN矩阵转换成Mx1矩阵。上述第K个二次的一阶自相关幅度即是指图1f的Mx1矩阵中的第K个。
104、根据所述第K个一次的一阶自相关幅度和所述第K个二次的一阶自相关幅度，识别每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中是否存在二次回波。
可以看出，第K个一次的一阶自相关幅度关系到每一个脉冲周期中的第K个回波序列，同样，第K个二次的一阶自相关幅度关系到每一个脉冲周期中的第K个回波序列，因此，通过第K个一次的一阶自相关幅度和第K个二次的一阶自相关幅度，最终识别的是如图1c所示的MxN矩阵中第K行的回波序列是否存在二次回波。
在本发明一些实施例中，上述步骤步骤102的根据第L个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位和所述第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到所述第L个脉冲周期的第K个一次相干回波包括：获取所述第L个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位的复序列，以及获取所述第L个脉冲周期的第K个回波序列的复序列；计算所述第L个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位的复序列的共轭复数与所述第L个脉冲周期的第K个回波序列的复序列的乘积，获得所述第L个脉冲周期的第K个一次相干回波。
举例来说，第L个脉冲周期的第K个回波序列的复序列表示为x(K)L，其中，x为虚数，L用于表示N个脉冲周期中的第L个脉冲周期，K用于表示第L个脉冲周期的第K个回波序列。
需要说明，可以通过上述x(K)L，获取到任意一个回波序列的复序列。
第L个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位的复序列通过公式1获取：
AL＝exp(yφL),L∈(1,N) (公式1)
其中，y是虚数，φL表示第L个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位。
那么，AL的共轭复数为
可以理解，任意一个发射脉冲的初始相位的复序列均可通过上述公式(1)获取得到。
用表示第L个脉冲周期的第K个回波序列的第K个一次相干回波，则的计算公式如下：
(公式2)
其中，在上述公式2中，通过与相乘，将第K个回波序列的相位减去第L个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位，从而将第K个回波序列的相位对齐成0。
同样地，在上述步骤103中的根据第L-1个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位和所述第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到所述第L个脉冲周期的第K个二次相干回波包括：获取所述第L-1个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位的复序列，以及获取所述第L个脉冲周期的第K个回波序列的复序列；计算所述第L-1个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位的复序列的共轭复数与所述第L个脉冲周期的第K个回波序列的复序列的乘积，获得所述第L个脉冲周期的第K个二次相干回波。
其中，第L-1个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位的复序列为AL-1＝exp(yφL-1),L∈(1,N)。
那么用表示第L个脉冲周期的第K个回波序列的二次相干回波，则的计算公式如下：
(公式3)
其中，是AL-1的共轭复数。在上述公式3中，通过相乘，将第K个回波序列的相位减去第L-1个发射脉冲的初始相位，从而将第K个回波序列对齐成0。
需要说明，二次相干回波通过第L-1个脉冲周期的发射脉冲的初始相位的复序列和第L个脉冲周期的第K个回波序列获取得到。
在本发明一些实施例中，上述步骤103的根据所有脉冲周期的第K个一次相干回波，得到第K个一次的一阶自相关幅度包括：依次计算第L-1个脉冲周期的第K个一次相干回波与所述第L个脉冲周期的第K个一次相干回波的共轭复数的乘积，作为第一乘积；对所有所述第一乘积求平均值，得到所述第K个一次的一阶自相关幅。
其中，用R1mag表示所有相同序号的一次相干回波的一阶自相关幅度，那么，R1mag的计算公式如下：
(公式4)
其中，用R1mag(K)表示如图1e所示的第K个一次的一阶自相关幅度，是指第L个脉冲周期的第K个回波序列的一次相干回波，是指第L-1个脉冲周期的第K个回波序列的一次相干回波，是的共轭复数。
从公式4中可以看出，依次求取每两个脉冲周期的第K个回波序列的一次相干回波的乘积，然后对所有乘积求平均值，得到如图1e所示的第K个一次的一阶自相关幅。
举例来说，一个采样周期中有3个脉冲周期，每个脉冲周期有2个距离库，即每一个脉冲周期有2个回波序列。用表示第1个脉冲周期的第1个回波序列，用表示第2个脉冲周期的第1个回波序列，用表示第3个脉冲周期的第1个回波序列，那么第1个一次的一阶自相关幅度的计算过程如下：
第1步：计算与的乘积、与的乘积；
第2步：计算第1步得到的2个乘积的和；
第3步，然后对第2步得到的和求平均值，该平均值作为第1个一次的一阶自相关幅度。
在本发明一些实施例中，上述步骤103的根据所有脉冲周期的第K个二次相干回波，得到第K个二次的一阶自相关幅度包括：依次计算第L-1个脉冲周期的第K个二次相干回波与所述第L个脉冲周期的第K个二次相干回波的共轭复数的乘积，作为第二乘积；对所有所述第二乘积求平均值，得到所述第K个二次的一阶自相关幅度。
同样地，用R2mag表示所有相同序号的二次相干回波的一阶自相关幅度，那么，R2mag的计算公式如下：
其中，用R2mag(K)表示如图1f所示的第K个二次的一阶自相关幅度，是指第L个脉冲周期的第K个回波序列的二次相干回波，是指第L-1个脉冲周期的第K个回波序列的二次相干回波。是的共轭复数.
从公式5中可以看出，依次求取每两个脉冲周期的第K个回波序列的二次相干回波的乘积，然后对所有乘积求平均值，得到如图1e所示的第K个二次的一阶自相关幅。具体可以参阅上述第1个一次的一阶自相关幅度的计算过程，在此不再赘述。
在本发明一些实施例中，在根据所有脉冲周期的第K个一次相干回波，得到第K个一次的一阶自相关幅度之后包括：取包括所述第K个一次的一阶自相关幅度在内的连续i个一次的一阶自相关幅度；对所述i个一次的一阶自相关幅度分别进行窗口滑动S处理；计算窗口滑动S处理后的所述i个一次的一阶自相关幅度的平均值，得到第K个一次的目标一阶自相关幅度，所述S为奇数。
其中，可以通过下面提供的滑动平均公式得到第K个一次的目标一阶自相关幅度：
(公式6)
其中，R1sm(K)用于表示第K个一次的目标一阶自相关幅度，S是奇数，是指滑动长度，M是指如图1e所示的M个一次的一阶自相关幅度，R1mag(i)表示M个一次的一阶自相关幅度中的第i个一次的一阶自相关幅度。
举例来说，K＝2，S＝3，那么在公式6的右边需要对三个一次的一阶自相关幅度求和，这三个一次的一阶自相关幅度分别为：R1mag(1)、R1mag(2)和R1mag(3)，即如图1e所示的第2个一次的目标一阶自相关幅度由第1个一次的一阶自相关幅度、第2个一次的一阶自相关幅度和第3个一次的一阶自相关幅度的和，再取平均值得到。
同样，在本发明一些实施例中，在根据所有脉冲周期的第K个二次相干回波，得到第K个二次的一阶自相关幅度之后包括：取包括所述第K个二次的一阶自相关幅度在内的连续i个二次的一阶自相关幅度；
对所述i个二次的一阶自相关幅度分别进行窗口滑动所述S处理；
计算窗口滑动S处理后的所述i个二次的一阶自相关幅度的平均值，得到第K个二次的目标一阶自相关幅度。
(公式7)
其中，R2sm(K)用于第K个二次的目标一阶自相关幅度，S是奇数，是指滑动长度，M是指如图1f所示的M个二次的一阶自相关幅度，R2mag(i)表示M个二次的一阶自相关幅度中的第i个二次的一阶自相关幅度。
因此，上述步骤104的根据所述第K个一次的一阶自相关幅度和所述第K个二次的一阶自相关幅度，识别每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中是否存在二次回波包括：根据所述第K个一次的目标一阶自相关幅度和所述第K个二次的目标一阶自相关幅度，识别每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中是否存在二次回波。
具体，上述根据所述第K个一次的目标一阶自相关幅度和所述第K个二次的目标一阶自相关幅度，识别每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中是否存在二次回波包括：比较所述第K个一次的目标一阶自相关幅度与所述第K个二次的目标一阶自相关幅度；
若所述第K个一次的目标一阶自相关幅度不小于所述第K个二次的目标一阶自相关幅度，则每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中不存在二次回波，若所述第K个一次的目标一阶自相关幅度小于所述第K个二次的目标一阶自相关幅度，则确定每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中存在二次回波。
例如，若R2sm(K)≤R1sm(K)时，确定每一个所述脉冲周期的第K个回波序列为一次回波，那么每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中不存在二次回波，反之，若R2sm(K)>R1sm(K)，则确定每一个所述脉冲周期的第K个回波序列为二次回波，即确定每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中存在二次回波。
上述仅介绍了二次回波识别，本发明实施例还能用于二次以上回波识别。举例来说，参照上述公式2和公式3，可以得到计算三次相干回波的计算公式：同样，根据上述公式4和5，可以得到计算三次的一阶自相关幅度的计算公式
然后对三次的一阶自相关幅度进行S的滑动窗口处理，得到三次的目标一阶自相关幅度R3sm(K)，然后对R1sm(K)、R2sm(K)和R3sm(K)进行大小排序，若R1sm(K)≥R2sm(K)≥R3sm(K)，则说明每一个脉冲周期的第K个回波序列为一次回波，若R2sm(K)≥R1sm(K)≥R3sm(K)，则说明每一个脉冲周期的第K个回波序列为二次回波，若R3sm(K)≥R1sm(K)≥R2sm(K)，则说明每一个脉冲周期的第K个回波序列为三次回波，当然，还具有其他三种排序方式，但是可以看出，R1sm(K)、R2sm(K)和R3sm(K)那个比较大，则说明每一个脉冲周期的第K个回波序列为对应的n次回波。
其它四次、五次及以上都可以参数上述方式进行识别，在此不再一一详举。
请参阅图2，图2为本发明一些实施例提供的气象雷达的二次回波识别方法对应的装置的结构示意图；如图2所示，一种气象雷达的二次回波识别装置可包括：
采样模块210，用于采集采样周期中每一个脉冲周期对应的发射脉冲，以及采集每一个脉冲周期内M个距离库分别对应的回波信号获得M个回波序列，所述回波序列与所述距离库一一对应，所述采样周期包括N个脉冲周期，所述N个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位各不相同，所述N个脉冲周期的第K个距离库对应的距离均相等，所述N、M均为大于或等于1的自然数，所述K为大于或等于1且小于或等于所述M的自然数；
处理模块220，用于根据第L个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位和所述第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到所述第L个脉冲周期的第K个一次相干回波，以及根据第L-1个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位和所述第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到所述第L个脉冲周期的第K个二次相干回波，其中，所述L为小于或等于所述N且大于或等于2的自然数；根据所有脉冲周期的第K个一次相干回波，得到第K个一次的一阶自相关幅度，根据所有脉冲周期的第K个二次相干回波，得到第K个二次的一阶自相关幅度；根据所述第K个一次的一阶自相关幅度和所述第K个二次的一阶自相关幅度，识别每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中是否存在二次回波。
在本发明一些实施例中，上述处理模块220还用于，获取所述第L个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位的复序列，以及获取所述第L个脉冲周期的第K个回波序列的复序列；计算所述第L个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位的复序列的共轭复数与所述第L个脉冲周期的第K个回波序列的复序列的乘积，获得所述第L个脉冲周期的第K个一次相干回波。
在本发明一些实施例中，上述处理模块220具体用于，获取所述第L个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位的复序列；计算所述待处理回波序列的复序列与所述复序列的共轭复数的乘积获得所述一次相干回波。
在本发明一些实施例中，上述处理模块220具体用于，获取所述第L-1个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位的复序列，以及获取所述第L个脉冲周期的第K个回波序列的复序列；计算所述第L-1个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位的复序列的共轭复数与所述第L个脉冲周期的第K个回波序列的复序列的乘积，获得所述第L个脉冲周期的第K个二次相干回波。
在本发明一些实施例中，上述处理模块220具体用于，依次计算第L-1个脉冲周期的第K个一次相干回波与所述第L个脉冲周期的第K个一次相干回波的共轭复数的乘积，作为第一乘积；对所有所述第一乘积求平均值，得到所述第K个一次的一阶自相关幅度；和，依次计算第L-1个脉冲周期的第K个二次相干回波与所述第L个脉冲周期的第K个二次相干回波的共轭复数的乘积，作为第二乘积；对所有所述第二乘积求平均值，得到所述第K个二次的一阶自相关幅度。
在本发明一些实施例中，上述处理模块220具体用于，在根据所有脉冲周期的第K个一次相干回波，得到第K个一次的一阶自相关幅度之后，取包括所述第K个一次的一阶自相关幅度在内的连续i个一次的一阶自相关幅度；对所述i个一次的一阶自相关幅度分别进行窗口滑动S处理；计算窗口滑动S处理后的所述i个一次的一阶自相关幅度的平均值，得到第K个一次的目标一阶自相关幅度，所述S为奇数；和在根据所有脉冲周期的第K个二次相干回波，得到第K个二次的一阶自相关幅度之后，取包括所述第K个二次的一阶自相关幅度在内的连续i个二次的一阶自相关幅度；对所述i个二次的一阶自相关幅度分别进行窗口滑动所述S处理；计算窗口滑动S处理后的所述i个二次的一阶自相关幅度的平均值，得到第K个二次的目标一阶自相关幅度；根据所述第K个一次的目标一阶自相关幅度和所述第K个二次的目标一阶自相关幅度，识别每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中是否存在二次回波。
在本发明一些实施例中，上述处理模块220具体用于，比较所述第K个一次的目标一阶自相关幅度与所述第K个二次的目标一阶自相关幅度；若所述第K个一次的目标一阶自相关幅度不小于所述第K个二次的目标一阶自相关幅度，则确定每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中不存在二次回波，若所述第K个一次的目标一阶自相关幅度小于所述第K个二次的目标一阶自相关幅度，则确定每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中存在二次回波。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上对本发明所提供的一种气象雷达的二次回波识别方法及装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种气象雷达的二次回波识别方法，其特征在于，包括：
采集采样周期中每一个脉冲周期对应的发射脉冲，以及采集每一个脉冲周期内M个距离库分别对应的回波信号获得M个回波序列，所述回波序列与所述距离库一一对应，所述采样周期包括N个脉冲周期，所述N个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位各不相同，所述N个脉冲周期的第K个距离库对应的距离均相等，所述N、M均为大于或等于1的自然数，所述K为大于或等于1且小于或等于所述M的自然数；
根据第L个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位和所述第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到所述第L个脉冲周期的第K个一次相干回波，以及根据第L-1个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位和所述第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到所述第L个脉冲周期的第K个二次相干回波，其中，所述L为小于或等于所述N且大于或等于2的自然数；
根据所有脉冲周期的第K个一次相干回波，得到第K个一次的一阶自相关幅度，根据所有脉冲周期的第K个二次相干回波，得到第K个二次的一阶自相关幅度；
取包括所述第K个一次的一阶自相关幅度在内的连续i个一次的一阶自相关幅度；
对所述i个一次的一阶自相关幅度分别进行窗口滑动S处理；
计算窗口滑动S处理后的所述i个一次的一阶自相关幅度的平均值，得到第K个一次的目标一阶自相关幅度，所述S为奇数；
取包括所述第K个二次的一阶自相关幅度在内的连续i个二次的一阶自相关幅度；
对所述i个二次的一阶自相关幅度分别进行窗口滑动所述S处理；
计算窗口滑动S处理后的所述i个二次的一阶自相关幅度的平均值，得到第K个二次的目标一阶自相关幅度；
根据所述第K个一次的目标一阶自相关幅度和所述第K个二次的目标一阶自相关幅度，识别每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中是否存在二次回波。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第L个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位和所述第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到所述第L个脉冲周期的第K个一次相干回波包括：
获取所述第L个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位的复序列，以及获取所述第L个脉冲周期的第K个回波序列的复序列；
计算所述第L个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位的复序列的共轭复数与所述第L个脉冲周期的第K个回波序列的复序列的乘积，获得所述第L个脉冲周期的第K个一次相干回波。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据第L-1个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位和所述第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到所述第L个脉冲周期的第K个二次相干回波包括：
获取所述第L-1个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位的复序列，以及获取所述第L个脉冲周期的第K个回波序列的复序列；
计算所述第L-1个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位的复序列的共轭复数与所述第L个脉冲周期的第K个回波序列的复序列的乘积，获得所述第L个脉冲周期的第K个二次相干回波。
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所有脉冲周期的第K个一次相干回波，得到第K个一次的一阶自相关幅度包括：
依次计算第L-1个脉冲周期的第K个一次相干回波与所述第L个脉冲周期的第K个一次相干回波的共轭复数的乘积，作为第一乘积；
对所有所述第一乘积求平均值，得到所述第K个一次的一阶自相关幅度；
所述根据所有脉冲周期的第K个二次相干回波，得到第K个二次的一阶自相关幅度包括：
依次计算第L-1个脉冲周期的第K个二次相干回波与所述第L个脉冲周期的第K个二次相干回波的共轭复数的乘积，作为第二乘积；
对所有所述第二乘积求平均值，得到所述第K个二次的一阶自相关幅度。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第K个一次的目标一阶自相关幅度和所述第K个二次的目标一阶自相关幅度，识别每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中是否存在二次回波包括：
比较所述第K个一次的目标一阶自相关幅度与所述第K个二次的目标一阶自相关幅度；
若所述第K个一次的目标一阶自相关幅度不小于所述第K个二次的目标一阶自相关幅度，则每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中不存在二次回波，若所述第K个一次的目标一阶自相关幅度小于所述第K个二次的目标一阶自相关幅度，则确定每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中存在二次回波。
6.一种气象雷达的二次回波识别装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集采样周期中每一个脉冲周期对应的发射脉冲，以及采集每一个脉冲周期内M个距离库分别对应的回波信号获得M个回波序列，所述回波序列与所述距离库一一对应，所述采样周期包括N个脉冲周期，所述N个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位各不相同，所述N个脉冲周期的第K个距离库对应的距离均相等，所述N、M均为大于或等于1的自然数，所述K为大于或等于1且小于或等于所述M的自然数；
处理模块，用于根据第L个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位和所述第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到所述第L个脉冲周期的第K个一次相干回波，以及根据第L-1个脉冲周期对应发射脉冲的初始相位和所述第L个脉冲周期的第K个回波序列，得到所述第L个脉冲周期的第K个二次相干回波，其中，所述L为小于或等于所述N且大于或等于2的自然数；根据所有脉冲周期的第K个一次相干回波，得到第K个一次的一阶自相关幅度，根据所有脉冲周期的第K个二次相干回波，得到第K个二次的一阶自相关幅度；取包括所述第K个一次的一阶自相关幅度在内的连续i个一次的一阶自相关幅度；对所述i个一次的一阶自相关幅度分别进行窗口滑动S处理；计算窗口滑动S处理后的所述i个一次的一阶自相关幅度的平均值，得到第K个一次的目标一阶自相关幅度，所述S为奇数；取包括所述第K个二次的一阶自相关幅度在内的连续i个二次的一阶自相关幅度；对所述i个二次的一阶自相关幅度分别进行窗口滑动所述S处理；计算窗口滑动S处理后的所述i个二次的一阶自相关幅度的平均值，得到第K个二次的目标一阶自相关幅度；根据所述第K个一次的目标一阶自相关幅度和所述第K个二次的目标一阶自相关幅度，识别每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中是否存在二次回波。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述处理模块具体用于，获取所述第L个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位的复序列，以及获取所述第L个脉冲周期的第K个回波序列的复序列；计算所述第L个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位的复序列的共轭复数与所述第L个脉冲周期的第K个回波序列的复序列的乘积，获得所述第L个脉冲周期的第K个一次相干回波。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述处理模块具体用于，获取所述第L-1个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位的复序列，以及获取所述第L个脉冲周期的第K个回波序列的复序列；计算所述第L-1个脉冲周期对应的发射脉冲的初始相位的复序列的共轭复数与所述第L个脉冲周期的第K个回波序列的复序列的乘积，获得所述第L个脉冲周期的第K个二次相干回波。
9.根据权利要求6～8任一项所述的装置，其特征在于，
所述处理模块具体用于，依次计算第L-1个脉冲周期的第K个一次相干回波与所述第L个脉冲周期的第K个一次相干回波的共轭复数的乘积，作为第一乘积；对所有所述第一乘积求平均值，得到所述第K个一次的一阶自相关幅度；和，依次计算第L-1个脉冲周期的第K个二次相干回波与所述第L个脉冲周期的第K个二次相干回波的共轭复数的乘积，作为第二乘积；对所有所述第二乘积求平均值，得到所述第K个二次的一阶自相关幅度。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，
所述处理模块具体用于，比较所述第K个一次的目标一阶自相关幅度与所述第K个二次的目标一阶自相关幅度；若所述第K个一次的目标一阶自相关幅度不小于所述第K个二次的目标一阶自相关幅度，则确定每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中不存在二次回波，若所述第K个一次的目标一阶自相关幅度小于所述第K个二次的目标一阶自相关幅度，则确定每一个所述脉冲周期的第K个回波序列中存在二次回波。
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