CN109254273B - 风廓线雷达回波信号的处理方法和装置 - Google Patents

风廓线雷达回波信号的处理方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种风廓线雷达回波信号的处理方法和装置。本方法包括：获取风廓线雷达回波信号，风廓线雷达回波信号为经过风廓线雷达信号处理增益进行放大的风廓线雷达回波信号，风廓线雷达回波信号包括：气象信号、噪声信号；根据风廓线雷达回波信号中的噪声信号，得到信号单元的功率；根据气象信号、信号单元的功率，得到气象信号的功率谱分布。本发明提供的风廓线雷达回波信号的处理方法和装置，可以对风廓线雷达系统探测的信号强度进行准确描述，并使得不同型号和/或不同探测模式的风廓线雷达系统探测的信号强度具有一致性的处理结果。

Description

风廓线雷达回波信号的处理方法和装置
技术领域
本发明涉及雷达技术，尤其涉及一种风廓线雷达回波信号的处理方法和装置。
背景技术
风廓线雷达系统是一种测风雷达系统，风廓线雷达系统的探测能力主要体现在对高空风的最大的获取能力，即风廓线雷达系统主要用于探测大气湍流运动。当风廓线雷达系统的探测对象为云雨粒子时，云雨粒子的瑞利散射信号大于湍流散射信号，因此，可以基于风廓线雷达系统发送的电磁波在大气传播过程中所散射回来的风廓线雷达回波信号，确定降水回波强度。
现有技术中，不同型号和/或的风廓线雷达系统基于风廓线雷达回波信号，确定降水回波强度的方式不同，因此，针对同一地理位置，不同型号和/或不同观测模式的风廓线雷达系统所获取的降水回波强度也不同，难以得到一致性的处理结果。
发明内容
本发明提供一种风廓线雷达回波信号的处理方法和装置，以解决不同型号和/或不同探测模式的风廓线雷达系统难以得到一致性的处理结果的技术问题。
本发明第一方面提供一种风廓线雷达回波信号的处理方法，该方法包括：
获取风廓线雷达回波信号，风廓线雷达回波信号为经过风廓线雷达信号处理增益进行放大的风廓线雷达回波信号，风廓线雷达回波信号包括：气象信号、噪声信号；
根据风廓线雷达回波信号中的噪声信号，得到信号单元的功率；
根据气象信号、信号单元的功率，得到气象信号的功率谱分布。
在一种可能的实施方式中，根据风廓线雷达回波信号中的噪声信号，得到信号单元的功率，包括：
根据风廓线雷达系统的参数，获取风廓线雷达系统的噪声功率；
将风廓线雷达系统的噪声功率与全谱噪声数据点数相除，得到信号单元的功率，其中，全谱噪声数据点数为风廓线雷达回波信号中噪声信号的幅度与傅里叶谱变换数的乘积。
在一种可能的实施方式中，根据气象信号、信号单元的功率，得到气象信号的功率谱分布，包括：
确定风廓线雷达回波信号中噪声信号的电平；
根据噪声信号的电平、信号单元的功率、风廓线雷达回波信号中气象信号所在区间内的数据点数，确定气象信号的功率谱分布。
在一种可能的实施方式中，确定风廓线雷达回波信号中噪声信号的电平，包括：
将风廓线雷达回波信号的功率谱划分成k段，k为大于或等于1的整数；
确定每段功率谱的平均值，并将最小的平均值作为噪声信号的电平。
在一种可能的实施方式中，根据噪声信号的电平、信号单元的功率、风廓线雷达回波信号中气象信号所在区间内的数据点数，确定气象信号的功率谱分布，包括：
根据Pri＝(A(i)-Ah)×PFFT，计算气象信号所在区间内的每个数据点的功率；
其中，Pri为气象信号的功率谱分布，Ah为噪声信号的电平，PFFT为信号单元的功率，A(i)为放大后的风廓线雷达回波信号中气象信号所在区间内的数据点数，i＝r0，r1，r2…rm，(r0，rm)为气象信号所在区间。
在一种可能的实施方式中，风廓线雷达回波信号的处理方法，该方法还包括：根据气象信号的功率谱分布，确定第一参数；其中，第一参数为下述任一项：气象信号的功率谱密度分布、大气空间内粒子的平均径向速度、粒子的速度谱宽、风廓线雷达回波信号的强度、大气折射率结构常数。
本发明第二方面提供一种风廓线雷达回波信号的处理装置，该装置包括：
第一获取模块，用于获取风廓线雷达回波信号，风廓线雷达回波信号为风廓线雷达信号处理增益进行放大的风廓线雷达回波信号，风廓线雷达回波信号包括：气象信号、噪声信号；
第二获取模块，用于根据风廓线雷达回波信号中的噪声信号，得到信号单元的功率；
第三获取模块，用于根据气象信号、信号单元的功率，得到气象信号的功率谱分布。
在一种可能的实施方式中，第二获取模块，具体用于根据风廓线雷达系统的参数，获取风廓线雷达系统的噪声功率，并将风廓线雷达系统的噪声功率与全谱噪声数据点数相除，得到信号单元的功率，其中，全谱噪声数据点数为风廓线雷达回波信号中噪声信号的幅度与傅里叶谱变换数的乘积。
在一种可能的实施方式中，第三获取模块，具体用于确定风廓线雷达回波信号中噪声信号的电平，并根据噪声信号的电平、信号单元的功率、风廓线雷达回波信号中气象信号所在区间内的数据点数，确定气象信号的功率谱分布。
在一种可能的实施方式中，第三获取模块，具体用于将风廓线雷达回波信号的功率谱划分成k段，k为大于或等于1的整数，确定每段功率谱的平均值，并将最小的平均值作为噪声信号的电平。
在一种可能的实施方式中，第三获取模块，具体用于根据Pri＝(A(i)-Ah)×PFFT，计算气象信号所在区间内的每个数据点的功率；
其中，Pri为气象信号的功率谱分布，Ah为噪声信号的电平，PFFT为信号单元的功率，A(i)为风廓线雷达回波信号中气象信号所在区间内的数据点数，其中，i＝r0，r1，r2…rm，(r0，rm)为气象信号所在区间。
在一种可能的实施方式中，该装置还包括：
确定模块，用于根据气象信号的功率谱分布，确定第一参数；其中，第一参数为下述任一项：气象信号的功率谱密度分布、大气空间内粒子的平均径向速度、粒子的速度谱宽、风廓线雷达回波信号的强度、大气折射率结构常数。
本发明第三方面提供一种风廓线雷达回波信号的处理装置，该装置包括：至少一个处理器和存储器；
所述存储器存储计算机执行指令；所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以执行第一方面任一可能的实施方式所述的方法。
本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有程序指令，所述程序指令被处理器执行时实现第一方面任一可能的实施方式所述的方法。
本发明第五方面提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序或指令，当所述计算机程序或指令被运行时，实现如第一方面任一可能的实施方式所述的方法。
本发明提供的风廓线雷达回波信号的处理方法和装置，通过获取包括气象信号和噪声信号的风廓线雷达回波信号，根据该风廓线雷达回波信号中的噪声信号，得到信号单元的功率，再结合气象信号，得到气象信号的功率谱分布，可以对风廓线雷达系统探测的信号强度进行准确描述，并使得不同型号和/或不同探测模式的风廓线雷达系统探测的信号强度具有一致性的处理结果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种风廓线雷达回波信号的处理方法的实施例一的流程图；
图2为本发明提供的一种风廓线雷达回波信号的处理方法的实施例二的流程图；
图3为本发明提供的一种风廓线雷达回波信号的处理方法的实施例三的流程图；
图4为本发明提供的一种风廓线雷达回波信号的处理方法的实施例四的流程图；
图5为本发明提供的一种风廓线雷达回波信号的处理装置的结构示意图；
图6为本发明提供的另一种风廓线雷达回波信号的处理装置的结构示意图；
图7为本发明提供的又一种风廓线雷达回波信号的处理装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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做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。
风廓线雷达系统是一种测风雷达系统，风廓线雷达系统的探测能力主要体现在对高空风的最大的获取能力，即风廓线雷达系统主要用于探测大气湍流运动。当风廓线雷达系统的探测对象为云雨粒子时，云雨粒子的瑞利散射信号大于湍流散射信号，因此，可以基于风廓线雷达系统发送的电磁波在大气传播过程中所散射回来的风廓线雷达回波信号，确定降水回波强度。
现有技术中，不同型号和/或的风廓线雷达系统基于风廓线雷达回波信号，确定降水回波强度的方式不同，因此，针对同一地理位置，不同型号和/或不同观测模式的风廓线雷达系统所获取的降水回波强度也不同，难以得到一致性的处理结果。
因此，考虑到上述问题，本发明提供一种风廓线雷达回波信号的处理方法和装置，通过获取包括气象信号和噪声信号的风廓线雷达回波信号，根据该风廓线雷达回波信号中的噪声信号，得到信号单元的功率，再结合气象信号，得到气象信号的功率谱分布，可以对风廓线雷达系统探测的信号强度进行准确描述，并使得不同型号和/或不同探测模式的风廓线雷达系统探测的信号强度具有一致性的处理结果。
本发明的执行主体可以为风廓线雷达回波信号的处理装置，该处理装置可以集成在风廓线雷达系统中，还可以集成在除风廓线雷达系统之外的处理设备中，下面以执行主体为集成了风廓线雷达回波信号的处理装置的风廓线雷达系统(简称：风廓线雷达系统)为例进行说明。
本发明的风廓线雷达系统可以得到若干个高度上的风廓线雷达回波信号的功率谱密度分布，下面以一个高度为例进行说明。
图1为本发明提供的一种风廓线雷达回波信号的处理方法的实施例一的流程图。如图1所示，本实施例的方法可以包括：
S101、获取风廓线雷达回波信号。
具体地，上述风廓线雷达回波信号为风廓线雷达信号处理增益进行放大的风廓线雷达回波信号，上述风廓线雷达回波信号包括气象信号、噪声信号。
上述风廓线雷达系统可以探测晴空大气湍流运动，此时风廓线雷达系统获取湍流散射风廓线雷达回波信号。可选的，上述风廓线雷达系统也可以探测云雨粒子，由于云雨水粒子的散射信号大于湍流散射信号，此时上述风廓线雷达系统获取粒子散射风廓线雷达回波信号。
S102、根据风廓线雷达回波信号中的噪声信号，得到信号单元的功率。
具体地，通过获取风廓线雷达回波信号中的噪声信号的幅度，得到信号单元的功率。在后面的实施例中将会对如何根据风廓线雷达回波信号中的噪声信号的幅度，得到信号单元的功率做出具体的说明。
S103、根据气象信号、信号单元的功率，得到气象信号的功率谱分布。
具体地，当从风廓线雷达回波信号的幅度中获取噪声信号的幅度后，便得到了气象信号的幅度。此时，根据该气象信号的幅度以及上述步骤S102中得到的信号单元的功率，便可得到气象信号的功率谱分布。其中，气象信号的功率谱分布为多普勒速度谱分布上的气象信号的功率大小。
本发明提供的风廓线雷达回波信号的处理方法，通过获取包括气象信号和噪声信号的风廓线雷达回波信号，根据该风廓线雷达回波信号中的噪声信号，得到信号单元的功率，再结合气象信号，得到气象信号的功率谱分布，可以对风廓线雷达系统探测的信号强度进行准确描述，并使得不同型号和/或不同探测模式的风廓线雷达系统探测的信号强度具有一致性的处理结果。
图2为本发明提供的一种风廓线雷达回波信号的处理方法的实施例二的流程图。如图2所示，上述步骤S102可以包括：
S201、根据风廓线雷达系统的参数，获取风廓线雷达系统的噪声功率。
具体地，风廓线雷达系统可以通过下述公式(1)，获取风廓线雷达系统的噪声功率。该公式(1)具体如下：
Figure BDA0001851138200000061
其中，Pn为风廓线雷达系统的噪声功率，Pn的单位为dBmW；K是玻尔兹曼常数，K等于1.38×10-23，单位为J/K；T0是用绝对温度表示的风廓线雷达系统中的接收机的环境温度(具体实现时，可采用绝对温度带入公式(1)中进行计算，绝对温度的单位为K)，具体实现时，T0的取值可以根据风廓线雷达系统的实际运行环境温度所确定，当风廓线雷达系统在恒温下运行时，可以采用固定温度带入公式(1)中，当风廓线雷达系统在非恒温下运行时，可以采用风廓线雷达系统所在的当地的地面温度带入公式(1)中，例如T0可以为288K；Nf是风廓线雷达系统的噪声系数。
B0是风廓线雷达系统中的接收机的带宽，可以采用下述公式(2)得到，该公式(2)具体如下：
B0＝c/(2×Δh) (2)
其中，Δh为距离库长，单位为米；c是光速，c等于3×108，单位为米/秒。
不难发现，通过上述公式(1)、(2)计算得到的风廓线雷达系统的噪声功率的具体数值大小取决于风廓线雷达系统的参数。因此，只要风廓线雷达系统的参数未发生改变，风廓线雷达系统的噪声功率保持不变。
S202、将风廓线雷达系统的噪声功率与全谱噪声数据点数相除，得到信号单元的功率。
其中，全谱噪声数据点数为风廓线雷达回波信号中噪声信号的幅度与傅里叶谱变换数的乘积。
具体地，上述全谱噪声数据点数，可以采用下述公式(3)确定。该公式(3)具体如下：
An＝Amean×NFFT (3)
其中，An为全谱噪声数据点数，An无量纲量；Amean为风廓线雷达回波信号中噪声信号的幅度；NFFT为傅里叶谱变换数，NFFT无量纲量。具体实现时，NFFT可以设置为256、512、1024等。
具体地，获取Amean时，可以选取风廓线雷达系统探测过的一个晴空大气湍流的功率谱密度分布，并对该功率谱密度分布进行采样，剔除其他干扰信号等的影响后，选择样本中出现的概率最大的幅度作为风廓线雷达系统噪声幅度Amean。具体实现时，可以选择风廓线雷达系统晴空探测出的无其他干扰信号的几天内的功率谱密度分布数据，读取每个晴空探测垂直波束最远的5个连续距离高度上的谱密度分布数据，对这5个数据进行排序，剔除跳跃奇异点，将样本中出现概率最大的幅度作为风廓线雷达回波信号中噪声信号的幅度Amean。
根据上述公式(1)和(2)对风廓线雷达系统的噪声功率Pn的求解以及公式(3)对全谱噪声数据点数An的求解，由于噪声功率与全谱噪声数据点数相除的结果即为信号单元的功率，所以风廓线雷达系统可以通过下述公式(4)，得到信号单元的功率。该公式(4)具体如下：
Figure BDA0001851138200000081
其中，PFFT为信号单元的功率，PFFT的单位为dBmW。
通过上述方式，根据风廓线雷达系统的噪声功率和风廓线雷达回波信号中的噪声信号的幅度，得到的信号单元的功率更加准确，有利于进一步得到气象信号的功率谱分布。
图3为本发明提供的一种风廓线雷达回波信号的处理方法的实施例三的流程图。如图3所示，上述步骤S103可以包括：
S301、确定风廓线雷达回波信号中噪声信号的电平。
具体实现时，首先，风廓线雷达系统将风廓线雷达回波信号的功率谱划分成k段，k为大于或等于1的整数。其次，风廓线雷达系统确定每段功率谱的平均值。最后，风廓线雷达系统选出所有功率谱中最小的平均值，并将该最小的平均值作为噪声信号的电平Ah。
需要说明的是，由于风廓线雷达回波信号不仅包括气象信号，还包括噪声信号，因此为了得到风廓线雷达回波信号中的气象信号，需要剔除风廓线雷达回波信号中的噪声信号。确定出风廓线雷达回波信号中噪声信号的电平后，便可以从风廓线雷达回波信号中剔除噪声信号。而现有技术中，存在多种剔除噪声信号的方法，此处不做赘述。
S302、根据噪声信号的电平、信号单元的功率、风廓线雷达回波信号中气象信号所在区间内的数据点数，确定气象信号的功率谱分布。
具体实现时，风廓线雷达系统可以通过下述公式(5)，确定气象信号的功率谱分布。该公式(5)具体如下：
Pri＝(A(i)-Ah)×PFFT(i＝r0，r1，r2...rm) (5)
其中，Pri为气象信号的功率谱分布，A(i)为风廓线雷达回波信号中气象信号所在区间内的数据点数。其中，(r0，rm)为有效气象信号区间。
其中，风廓线雷达回波信号中气象信号所在区间内的数据点数A(i)就是指在有效气象信号区间内获取到的气象信号的幅度。A(i)可以通过以下的方式得到：分别记录每次观测数据文件中的谱分布数据、每个高度上的每根谱线数据点数A(i)(i＝0，1，2...NFFT，NFFT为傅里叶谱变换点数)。
上述公式(5)所涉及的有效气象信号区间(r0，rm)，可以通过以下的方式确定：在功率谱分布中搜寻谱分布中的最大值后，从该最大值的左右两侧分别进行搜索，找到接近噪声信号的电平Ah、且功率谱幅度大小由逐步减小开始出现震荡的转折点，此时搜寻得到了信号谱分布的全部包络。获取信号谱峰所在的谱分布区间，该谱分布区间的起始位置为r0，终止位置为rm，该谱分布区间范围为m点。具体实现时，根据上述数据点数A(i)(i＝0，1，2…NFFT，NFFT为傅里叶谱变换点数)，此时的r0为0，rm为NFFT。
可选的，当谱峰值的高度与噪声信号电平的高度相差不足3dB时，判定为不存在气象信号。具体实现时，还需要进行相同探测时间的连续高度、相同高度的相邻时间的谱峰位置的连续性检测，若是出现较大偏差，则视为检测无效，不进行输出。
通过上述方式，根据在有效气象信号区间内获取到的风廓线雷达回波信号中气象信号的幅度、信号单元的功率和风廓线雷达回波信号中噪声信号的电平，得到的气象信号的功率谱分布更加准确。
图4为本发明提供的一种风廓线雷达回波信号的处理方法的实施例四的流程图。如图4所示，上述步骤S103后还可以包括：
S401、根据气象信号的功率谱分布，确定第一参数。
其中，第一参数可以为下述任一项：气象信号的功率谱密度分布、大气空间内粒子的平均径向速度、粒子的速度谱宽、风廓线雷达回波信号的强度、大气折射率结构常数。
可选的，当第一参数为气象信号的功率谱密度分布时：
风廓线雷达系统可以根据如下公式(6)，得到气象信号的功率谱密度分布。该公式(6)具体如下：
Figure BDA0001851138200000091
其中，Zi为气象信号的功率谱密度分布，
Figure BDA0001851138200000101
C是风廓线雷达系统常数，由风廓线雷达系统参数(其中，Pt为发射功率，G为天线增益，θ为水平波束宽度，
Figure BDA0001851138200000106
为垂直波束宽度，h为距离分辨率，|k|2为折射指数，λ为波长，L∑为馈线损耗)确定，距离R通过第一维傅里叶变换得到，Δv为多普勒速度间隔。
采用上述公式(6)可以使不同型号和/或不同探测模式的风廓线雷达系统得到一致的风廓线雷达回波信号的功率谱密度分布。
可选的，当第一参数为风廓线雷达回波信号的强度时：
风廓线雷达系统可以根据如下公式(7)，确定风廓线雷达回波信号的强度。该公式(7)具体如下：
Figure BDA0001851138200000102
其中，Z为风廓线雷达回波信号的强度。
可选的，当第一参数为大气空间内粒子的平均径向速度时：
风廓线雷达系统可以根据如下公式(8)，确定大气空间内粒子的平均径向速度。该公式(8)具体如下：
Figure BDA0001851138200000103
其中，
Figure BDA0001851138200000104
为大气空间内粒子的平均径向速度，vi为速度分布。
可选的，当第一参数为粒子的速度谱宽时：
风廓线雷达系统可以根据如下公式(9)，确定粒子的速度谱宽。该公式(9)具体如下：
Figure BDA0001851138200000105
其中，σ为粒子的速度谱宽，σ反映了风廓线雷达系统的取样空间内的粒子运动的不均匀性。
可选的，当第一参数为大气折射率结构常数时，
风廓线雷达系统可以根据如下公式(10)，确定大气折射率结构常数。该公式(10)具体如下：
Figure BDA0001851138200000111
其中，Cn 2为大气折射率结构常数。
本发明提供的风廓线雷达回波信号的处理方法，根据气象信号的功率谱分布，获取到例如气象信号的功率谱密度分布、大气空间内粒子的平均径向速度、粒子的速度谱宽、风廓线雷达回波信号的强度、大气折射率结构常数等多个不同的参数，可以对风廓线雷达系统探测的信号强度进行准确描述，并使得不同型号和/或不同探测模式的风廓线雷达系统探测的信号强度具有一致性的处理结果。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
图5为本发明提供的一种风廓线雷达回波信号的处理装置的结构示意图。如图5所示，该风廓线雷达回波信号的处理装置可以包括：第一获取模块11、第二获取模块12、第三获取模块13。其中，
第一获取模块11，用于获取风廓线雷达回波信号，风廓线雷达回波信号为风廓线雷达信号处理增益进行放大的风廓线雷达回波信号，风廓线雷达回波信号包括：气象信号、噪声信号；
第二获取模块12，用于根据风廓线雷达回波信号中的噪声信号，得到信号单元的功率；
第三获取模块13，用于根据气象信号、信号单元的功率，得到气象信号的功率谱分布。
可选的，上述第二获取模块12，具体用于根据风廓线雷达系统的参数，获取风廓线雷达系统的噪声功率，并将风廓线雷达系统的噪声功率与全谱噪声数据点数相除，得到信号单元的功率，其中，全谱噪声数据点数为风廓线雷达回波信号中噪声信号的幅度与傅里叶谱变换数的乘积。
可选的，上述第三获取模块13，具体用于确定风廓线雷达回波信号中噪声信号的电平，并根据噪声信号的电平、信号单元的功率、风廓线雷达回波信号中气象信号所在区间内的数据点数，确定气象信号的功率谱分布。
可选的，上述第三获取模块13，具体用于将风廓线雷达回波信号的功率谱划分成k段，k为大于或等于1的整数，确定每段功率谱的平均值，并将最小的平均值作为噪声信号的电平。
可选的，上述第三获取模块13，具体用于根据Pri＝(A(i)-Ah)×PFFT，计算气象信号所在区间内的每个数据点的功率；
其中，Pri为气象信号的功率谱分布，Ah为噪声信号的电平，PFFT为信号单元的功率，A(i)为风廓线雷达回波信号中气象信号所在区间内的数据点数，其中，i＝r0，r1，r2…rm，(r0，rm)为气象信号所在区间。
本发明提供的风廓线雷达回波信号的处理装置，通过获取包括气象信号和噪声信号的风廓线雷达回波信号，根据该风廓线雷达回波信号中的噪声信号，得到信号单元的功率，再结合气象信号，得到气象信号的功率谱分布，可以对风廓线雷达系统探测的信号强度进行准确描述，并使得不同型号和/或不同探测模式的风廓线雷达系统探测的信号强度具有一致性的处理结果。
图6为本发明提供的另一种风廓线雷达回波信号的处理装置的结构示意图。如图6所示，在上述图5所示框图的基础上，上述装置还可以包括：确定模块14。其中，
确定模块14，用于根据气象信号的功率谱分布，确定第一参数；其中，第一参数为下述任一项：气象信号的功率谱密度分布、大气空间内粒子的平均径向速度、粒子的速度谱宽、风廓线雷达回波信号的强度、大气折射率结构常数。
本发明提供的风廓线雷达回波信号的处理装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
图7为本发明提供的又一种风廓线雷达回波信号的处理装置的结构示意图。如图7所示，该风廓线雷达回波信号的处理装置可以包括：至少一个处理器21和存储器22。图7示出的是以一个处理器为例的风廓线雷达回波信号的处理装置，其中，
存储器22，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。存储器22可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
处理器21用于执行所述存储器22存储的计算机执行指令，以实现上述实施例中的风廓线雷达回波信号的处理方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
其中，处理器21可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
可选的，在具体实现上，如果通信接口、存储器22和处理器21独立实现，则通信接口、存储器22和处理器21可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。所述总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended IndustryStandard Architecture，简称为EISA)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果通信接口、存储器22和处理器21集成在一块芯片上实现，则通信接口、存储器22和处理器21可以通过内部接口完成相同间的通信。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。具体的，该计算机可读存储介质中存储有程序指令，程序指令用于上述实施例中的方法。
本发明还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序或指令，当所述计算机程序或指令被运行时，可以实现上述实施例中的方法。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种风廓线雷达回波信号的处理方法，其特征在于，所述方法包括：
获取风廓线雷达回波信号，所述风廓线雷达回波信号为经过风廓线雷达信号处理增益进行放大的风廓线雷达回波信号，所述风廓线雷达回波信号包括：气象信号、噪声信号；
根据风廓线雷达系统的噪声系数、接收机的环境温度以及接收机的带宽，获取所述风廓线雷达系统的噪声功率；
将所述风廓线雷达系统的噪声功率与全谱噪声数据点数相除，得到信号单元的功率，其中，所述全谱噪声数据点数为所述风廓线雷达回波信号中噪声信号的幅度与傅里叶谱变换数的乘积；
根据所述气象信号、所述信号单元的功率，得到所述气象信号的功率谱分布。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述气象信号、所述信号单元的功率，得到所述气象信号的功率谱分布，包括：
确定所述风廓线雷达回波信号中噪声信号的电平；
根据所述噪声信号的电平、所述信号单元的功率、所述风廓线雷达回波信号中气象信号所在区间内的数据点数，确定所述气象信号的功率谱分布。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述风廓线雷达回波信号中噪声信号的电平，包括：
将所述风廓线雷达回波信号的功率谱划分成k段，所述k为大于或等于1的整数；
确定每段功率谱的平均值，并将最小的平均值作为所述噪声信号的电平。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述噪声信号的电平、所述信号单元的功率、所述风廓线雷达回波信号中气象信号所在区间内的数据点数，确定所述气象信号的功率谱分布，包括：
根据Pri＝(A(i)-Ah)×PFFT，计算气象信号所在区间内的每个数据点的功率；
其中，Pri为所述气象信号的功率谱分布，Ah为所述噪声信号的电平，PFFT为所述信号单元的功率，A(i)为所述风廓线雷达回波信号中气象信号所在区间内的数据点数，i＝r0，r1，r2…rm，(r0，rm)为所述气象信号所在区间。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述气象信号的功率谱分布，确定第一参数；其中，第一参数为下述任一项：所述气象信号的功率谱密度分布、大气空间内粒子的平均径向速度、所述粒子的速度谱宽、所述风廓线雷达回波信号的强度、大气折射率结构常数。
6.一种风廓线雷达回波信号的处理装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取风廓线雷达回波信号，所述风廓线雷达回波信号为经过风廓线雷达信号处理增益进行放大的风廓线雷达回波信号，所述风廓线雷达回波信号包括：气象信号、噪声信号；
第二获取模块，用于根据风廓线雷达系统的噪声系数、接收机的环境温度以及接收机的带宽，获取所述风廓线雷达系统的噪声功率，将所述风廓线雷达系统的噪声功率与全谱噪声数据点数相除，得到信号单元的功率，其中，所述全谱噪声数据点数为所述风廓线雷达回波信号中噪声信号的幅度与傅里叶谱变换数的乘积；
第三获取模块，用于根据所述气象信号、所述信号单元的功率，得到所述气象信号的功率谱分布。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第三获取模块，具体用于确定所述风廓线雷达回波信号中噪声信号的电平，并根据所述噪声信号的电平、所述信号单元的功率、所述风廓线雷达回波信号中气象信号所在区间内的数据点数，确定所述气象信号的功率谱分布。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第三获取模块，具体用于将所述风廓线雷达回波信号的功率谱划分成k段，所述k为大于或等于1的整数，确定每段功率谱的平均值，并将最小的平均值作为所述噪声信号的电平。
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