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国际电气、电子与仪器工程高级研究杂志

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MST雷达数据匹配算法的比较

S.DIVAKAR1R.v.s.satyanarayana博士2
  1. 1米。印度安得拉邦Tirupati, SVU工程学院ECE系技术学生
  2. 2印度安得拉邦蒂鲁帕提，SVU工程学院ECE系教授
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摘要

大气信号处理有很大的发展空间，新的和有效的工具来清洗频谱，检测和估计所需的参数。本课题的目的是研究MST雷达的数据处理技术和匹配算法。这个项目涉及信号和数据处理技术。提出的算法估计签名之间的相似度。我们评估了以下算法SAD (Sum of Absolute Difference)、SSD (Sum of Squared Difference)、ED (Euclidean Distance)和Correlation。

关键字
MST雷达，SAD, SSD, ED

介绍
雷达系统使用天线发出调制波形，以便将电磁能量传输到特定的空间体积中以搜索目标。一定体积内的物体(即目标)会将部分能量(雷达回波或回波)反射回雷达。从这些雷达回波，雷达接收机然后提取信息，如速度和距离，角度位置，和其他识别特征。如果目标和雷达之间存在相对运动，则反射波载波频率的偏移(多普勒效应)是测量目标相对(径向)速度的一种方法，可以用来区分运动目标和静止目标。
1.1.大气雷达原理:
它采用了后向散射机制的原理。大气雷达感兴趣的目标是没有电离的清晰空气回波。来自晴朗大气的后向散射的主要机制是电磁波由于在背景平均流中流动的称为折射率不规则的局部散射中心的存在而经历的射电折射率波动。

MST雷达
在印度东南部Gadanki (13.50N, 79.20E)地区建立了一个Mesosphere, Stratosphere，对流层(MST)雷达。MST雷达利用无线电波信号来研究大气变化。这个名字本身反映了它观察地球大气的中间层、平流层、对流层的变化。MST雷达利用大气的湍流和折射率波动引起的湿度、温度和电子密度的变化所产生的散射和反射。
MST雷达能够提供非常高分辨率和连续的大气参数估计。它可以在一天中的任何时间运行。这样做的主要优点是可以提供连续的数据。MST雷达使用在1-100公里高度范围内获得的回波来研究风，湍流。系统的主要规格如表1所示。印度MST雷达已经投入使用，用于2-20公里高度范围内的大气科学研究。(对流层和平流层下层)、60-90公里(中间层)、100-150公里(E区)和150- 800公里(F区)。印度一直在运行53兆赫大气雷达(中间层、平流层和对流层雷达)，用于研究低层、中层和高层大气的结构和动力学。

匹配算法
雷达系统执行的基本计算操作是将传入的实时签名与预先记录的签名库进行匹配。为了有效地评估不同的算法，我们利用雷达对三种风特征的数据采集模式。每个算法在库签名和实时签名对上执行时计算单个匹配值。选择与活签名最匹配的库签名对应的风。我们评估以下算法。
3.1.绝对差值之和(SAD):两个特征之间的总差异是通过添加样本之间差异的绝对值来计算的。取总差最小的匹配为最佳匹配。SAD算法如图1所示。
3.2.平方差和(SSD):两个签名之间的总差值是通过添加样本之间的差值的平方来计算的。取总差最小的匹配为最佳匹配。SSD的算法如图2所示。
3.3.欧氏距离(ED):两个签名之间的总距离是通过取差的平方和的平方根来计算的。取总差最小的匹配为最佳匹配。ED算法如图3所示。
3.4.相关性(C):两个特征之间的相关性是通过取样本的平均成对乘积来计算的。取相关性最大的匹配为最佳匹配。相关算法如图4所示。

结果
4.1.2013年7月24日下午3:33:30 MST雷达数据的多普勒频移功率谱
采用适当的奈奎斯特采样频率，利用傅里叶变换将正交信号分量从时域转换到频域。由此，功率谱将通过对幅度谱的平方来计算。进一步的分析将只从功率谱中进行。如下图5-10所示为不同方向的功率谱。纵轴包含以Km为单位的范围，而横轴表示以Hz为单位的多普勒频移。
4.2.时刻计算:
对整个信号进行处理，提取频谱的零阶、一阶和二阶矩，从这些矩中得到总功率、多普勒频移和谱宽。由此计算多普勒速度。式(1)~(3)分别表示信号的总功率、多普勒频移和谱宽。
图像
图11(a)-(c)分别表示了信号的总功率、多普勒频移和谱宽。
4.3.匹配算法比较:评估的结果如图12所示。纵轴包含正确匹配的百分比，而横轴表示被平均的签名数量的变化。

结论
本文针对MST雷达数据，对提出的匹配算法SAD (Sum of Absolute Difference)、SSD (Sum of Squared Difference)、ED (Euclidean Distance)和Correlation进行了评价。结果表明，性能最好的算法是具有最大精度的SAD算法。SSD和ED算法性能一般，Correlation算法性能较差。

表格一览
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表1

数字一览
图1 图2 图3 图4 图5
图1 图2 图3 图4 图5
图6 图7 图8 图9 图10
图6 图7 图8 图9 图10
图11 图12 图13
图11 图12 图13

参考文献
  1. “大气数据处理机技术与用户参考手册”，国家大气研究实验室，北京。
  2. 布里格斯，b.h.，“大气风和湍流的雷达观测:技术的比较”。大气与地球物理学报，vol.42, 823-833, 1980。
  3. Briggs, B.H，“用相关技术分析间隔传感器记录”，MAP手册，Vol.13, and Ground based techniques, 166-186, University of Illinois，
  4. Doviak, r.j.和zrnicd。S，《多普勒雷达与天气观测》，学术出版社，伦敦，1984年。
  5. 巴斯,年报，R.B.Chadwick, D.W.van de Kamp, 1994:“Data processing algorithms used by NOAA‟s wind profiler demonstration network”, Ann.Geophysicae, volume 12, 518-528.
  6. Balsley, B.B.(1995)，“大气物理诊断工具中用于风剖面的通用雷达方程的发展”，国际物理学院学报，Enrico Fermi，课程CXXIV 22 6月- 2 7月，1993,pp 69-78, IOS出版社，阿姆斯特丹。
  7. 饶。p.b.， A.R. Jain, P. Kishore, P. Balamuralidhar, S.H. Damle和G. Viswanathan(1995)，“印度MST雷达1。ST模式下的系统描述和样本矢量风测量”，无线电科学，第30卷，第1125 - 1138页。
  8. JurgenRottger(1989)，“MST雷达和非相干散射雷达的仪器原理和雷达系统硬件配置”，vol.30, pp. 54-113。
  9. Sarkar, b.k.， P.B. Tole和A. Agarwal(1988)，“印度MST雷达的馈线网络”，载于《MAP手册》，由刘c.h.和B. Edwards编辑，第28卷，第523-527页，SCOSTEP Sect, Urbana, Illinois。
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