基于雷达的地面积雪厚度探测方法研究
发布时间：2021-01-07 04:02
积雪是大自然中常见的自然因素,当降雪较多时,积雪覆盖面积也较大,会对当地的天气、交通、农林等产生巨大影响。例如在高速公路等地出现大规模降雪时,会对交通造成很多负面影响,轻则导致交通堵塞,重则甚至会导致交通事故,这就需要一些积雪厚度探测的仪器来进行实时监测,以助于能够及时采取措施,避免发生交通事故;同时,积雪厚度的测量也是气象上最基本的项目之一,其在气象灾害预警以及专业的气象应用上有着重大意义。国外已经出现一些利用电磁波进行积雪厚度探测的相关研究,并希望将其应用于气象行业以及雪崩等灾害预警中,而目前国内尚未有这方面的研究报道,基于此,本文按照雪深自动观测规范的要求,提出一种基于FMCW雷达的无线、非接触式的、自动化积雪厚度探测方法,同时研究线性调频连续波（LFMCW）雷达的高精度测距原理,采用频率法与相位法相结合的高精度探测算法,将其应用于地面积雪厚度探测中,并设计了一个LFMCW积雪探测雷达硬件实验平台。关于雷达测距算法,国内常采用FFT或Chirp-z等算法直接对差拍信号的频率进行估计,从而得到距离数据,然而其精度无法满足本文要求,国外则早已开始精度较高的相位雷达测距的研究,并取得了...
【文章来源】：成都信息工程大学四川省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
雷达方程的几何关系图
由前几节所述，雷达放置角度为 5°时述方案中，雷达后向反射较强。由于雷达能够穿透很多物体表面，使得回致散射问题复杂化。根据文献数据表明，低达信号穿透更深，回波往往包含底面回波；自于上层表面[23][24][25]，中心频率使用较高雷达使用本文探测方法进行测量时能够提供低波段(例如 C 与 S 波段)的中心频率则对北方每到冬季便是积雪覆盖之时，并且气温，积雪往往全是由“冰”构成，里面水分较高频段载波利于获得积雪表面到雷达设备盖时，大量散射来自于雪而不是其下面的，也是一种衰减媒介。图 2-6 示出了在一定 2-7 则示出了在三个波段下有雪覆盖地面的
散射系数在不同入射角及频段下的变化图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于相位法激光测距原理的雪深传感器研究与应用[J]. 王柏林,花卫东,阳艳红,刘云平. 气象科技. 2013(04)
[2]雪粒径对积雪双向反射率的影响[J]. 王剑庚,冯学智,肖鹏峰,梁继,李云,林金堂,李晖. 红外与毫米波学报. 2013(03)
[3]基于HFSS技术喇叭天线的仿真设计[J]. 于洋,孙香. 微波学报. 2012(S1)
[4]高精度中频数字鉴相器在FPGA上的实现[J]. 刘晓庆,刘波,马新朋. 核技术. 2012(05)
[5]一种提高距离分辨率的FMCW SAR RD成像算法[J]. 王颖,曲长文,周强,王洋. 海军航空工程学院学报. 2009(02)
[6]基于ISE开发系统的FPGA器件的设计与实现[J]. 刘达,龚建荣. 微电子技术. 2003(02)
[7]中国雪灾时空变化及畜牧业脆弱性分析[J]. 郝璐,王静爱,满苏尔,杨春燕. 自然灾害学报. 2002(04)
[8]微带天线小型化技术[J]. 薛睿峰,钟顺时. 电子技术. 2002(03)
[9]提高线性调频连续波雷达测距精度的最大值估值算法[J]. 陈祝明,丁义元,向敬成. 系统工程与电子技术. 1999(06)
[10]连续波雷达及其信号处理技术[J]. 刘国岁,孙光民,顾红,朱晓华. 现代雷达. 1995(06)
博士论文
[1]太赫兹雷达系统总体与信号处理方法研究[D]. 李晋.电子科技大学 2010
[2]低空无线电引信关键技术研究[D]. 陈晓露.国防科学技术大学 2007
[3]FMCW液位测量雷达系统设计及高精度测距原理研究[D]. 齐国清.大连海事大学 2001
硕士论文
[1]FMCW雷达测距系统的研究与实现[D]. 岳文豹.中北大学 2013
[2]积雪深度激光测量仪的研究设计[D]. 虞敏.南京信息工程大学 2012
[3]基于FPGA多功能汽车防撞雷达系统的研究[D]. 张惠敏.广西工学院 2012
[4]机载气象雷达地杂波抑制技术研究[D]. 徐思达.南京航空航天大学 2010
[5]复杂环境下的小目标信号检测和跟踪技术研究[D]. 高清.南京理工大学 2010
[6]线性调频连续波雷达跟踪控制器设计[D]. 潘利明.国防科学技术大学 2010
[7]外辐射源雷达杂波特性及抑制技术研究[D]. 王桁.南京理工大学 2007
[8]毫米波高精度测距雷达信号处理及实现[D]. 艾俊轶.电子科技大学 2006
[9]高增益及低副瓣平面阵列微带天线研制[D]. 姚平.南京理工大学 2005
[10]对高分辨合成孔径雷达干扰新方法研究[D]. 李江源.电子科技大学 2005
本文编号：2961871
【文章来源】：成都信息工程大学四川省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
雷达方程的几何关系图
由前几节所述，雷达放置角度为 5°时述方案中，雷达后向反射较强。由于雷达能够穿透很多物体表面，使得回致散射问题复杂化。根据文献数据表明，低达信号穿透更深，回波往往包含底面回波；自于上层表面[23][24][25]，中心频率使用较高雷达使用本文探测方法进行测量时能够提供低波段(例如 C 与 S 波段)的中心频率则对北方每到冬季便是积雪覆盖之时，并且气温，积雪往往全是由“冰”构成，里面水分较高频段载波利于获得积雪表面到雷达设备盖时，大量散射来自于雪而不是其下面的，也是一种衰减媒介。图 2-6 示出了在一定 2-7 则示出了在三个波段下有雪覆盖地面的
散射系数在不同入射角及频段下的变化图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于相位法激光测距原理的雪深传感器研究与应用[J]. 王柏林,花卫东,阳艳红,刘云平. 气象科技. 2013(04)
[2]雪粒径对积雪双向反射率的影响[J]. 王剑庚,冯学智,肖鹏峰,梁继,李云,林金堂,李晖. 红外与毫米波学报. 2013(03)
[3]基于HFSS技术喇叭天线的仿真设计[J]. 于洋,孙香. 微波学报. 2012(S1)
[4]高精度中频数字鉴相器在FPGA上的实现[J]. 刘晓庆,刘波,马新朋. 核技术. 2012(05)
[5]一种提高距离分辨率的FMCW SAR RD成像算法[J]. 王颖,曲长文,周强,王洋. 海军航空工程学院学报. 2009(02)
[6]基于ISE开发系统的FPGA器件的设计与实现[J]. 刘达,龚建荣. 微电子技术. 2003(02)
[7]中国雪灾时空变化及畜牧业脆弱性分析[J]. 郝璐,王静爱,满苏尔,杨春燕. 自然灾害学报. 2002(04)
[8]微带天线小型化技术[J]. 薛睿峰,钟顺时. 电子技术. 2002(03)
[9]提高线性调频连续波雷达测距精度的最大值估值算法[J]. 陈祝明,丁义元,向敬成. 系统工程与电子技术. 1999(06)
[10]连续波雷达及其信号处理技术[J]. 刘国岁,孙光民,顾红,朱晓华. 现代雷达. 1995(06)
博士论文
[1]太赫兹雷达系统总体与信号处理方法研究[D]. 李晋.电子科技大学 2010
[2]低空无线电引信关键技术研究[D]. 陈晓露.国防科学技术大学 2007
[3]FMCW液位测量雷达系统设计及高精度测距原理研究[D]. 齐国清.大连海事大学 2001
硕士论文
[1]FMCW雷达测距系统的研究与实现[D]. 岳文豹.中北大学 2013
[2]积雪深度激光测量仪的研究设计[D]. 虞敏.南京信息工程大学 2012
[3]基于FPGA多功能汽车防撞雷达系统的研究[D]. 张惠敏.广西工学院 2012
[4]机载气象雷达地杂波抑制技术研究[D]. 徐思达.南京航空航天大学 2010
[5]复杂环境下的小目标信号检测和跟踪技术研究[D]. 高清.南京理工大学 2010
[6]线性调频连续波雷达跟踪控制器设计[D]. 潘利明.国防科学技术大学 2010
[7]外辐射源雷达杂波特性及抑制技术研究[D]. 王桁.南京理工大学 2007
[8]毫米波高精度测距雷达信号处理及实现[D]. 艾俊轶.电子科技大学 2006
[9]高增益及低副瓣平面阵列微带天线研制[D]. 姚平.南京理工大学 2005
[10]对高分辨合成孔径雷达干扰新方法研究[D]. 李江源.电子科技大学 2005
本文编号：2961871
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