前言

　　非线性时变微弱信号（风切变和湍流）作为一种独特的气象信号，其恶劣气象会严重影响飞机的飞行安全，甚至会造成机毁人亡的空难事故。具有探测和预警风切变和湍流功能的气象雷达是飞机上重要的机载电子导航系统。高度小于600m的低空风切变是飞机起飞和降落过程中遇到的主要恶劣气象目标。在这种情况下，由于气象雷达平台的运动和雷达主波束的下视照射，造成风切变目标回波信号很容易被地杂波所掩盖，对地杂波进行分析、建模、仿真和地杂波抑制算法的研究至关重要。本书围绕气象雷达风切变、湍流、地杂波等非线性时变微弱气象目标回波模型以及信号处理方法进行了深入研究，取得了若干重要的研究成果。

首先，建立了一种风切变风场的数学模型，并结合网格划分法分析了风切变雷达回波数学模型，在一定的风场范围内分别对非对称风场和对称风场进行了坐标转换和危险因子计算等仿真分析。仿真结果表明，风场模型能够较好反映风切变的基本特征，由此得到的风切变目标的速度谱分布可以反映风速的切变状况，且与模拟风场的径向速度分量有较好的一致性。

其次，结合Von Karman模型建立了空间三维湍流场模型，采用FFT三维对称性产生了湍流仿真数据，并提出了一种基于FFT的湍流信号处理算法。仿真结果表明，湍流的风速值只在相对较小的范围内沿一个方向变化，并表现出脉动特性。同时，提出的湍流信号处理算法能够较好估计出湍流风场的风速分布。在有因次情形下，湍流变化规律与无因次情形基本相同，但其波动幅度要大于无因次情形，仿真产生的湍流数据较好表征了湍流特征。

再次，建立了湍流检测的数学模型，在分析脉冲对检测方法的基础上，依据对数似然比准则，提出了一种新的湍流检测方法，运用Monte Carlo法对新方法的检测性能进行了仿真分析，并与传统方法进行了比较。仿真结果表明，新的湍流检测算法具有较好的检测性能，在两种虚警率和信噪比条件下，新的湍流检测算法的检测概率改善约为49.26％。

最后，分析了气象雷达地杂波的功率谱特性并建立了地杂波模型，分别研究了两种地杂波自适应抑制算法：LMS-ANC算法和LSL-ANC算法，以风速误差、信杂比等参数对比分析了这两种算法与传统的MTI和AMTI算法的性能。仿真结果表明，本书提出的地杂波仿真算法可有效分析地杂波功率谱的分布情况，建立的地杂波模型能较好地符合地杂波谱特征。与MTI和AMTI算法相比，分别以风速误差和信杂比为对比参数时，LMS-ANC算法和LSL-ANC算法对地杂波的抑制性能均有不同程度的改善，但运算时间要大于传统地杂波抑制算法。

本书受重庆市人社局博士后特别资助项目（Xm2015029）、重庆市科委基础与前沿计划研究项目（cstc2014jcyjA40007）、重庆市教委科学技术研究项目（KJ1500926，KJ1600923）基金资助。在此，作者表示诚挚的谢意。

感谢西北工业大学电子信息学院研究生创新实验室、重庆大学通信工程学院信息与通信博士后流动站的老师和同仁。

由于作者水平有限，书中疏漏和不足之处在所难免，望读者不吝赐教。所有关于本书的批评和建议，请发至作者邮箱：lxy3103＠cqut.edu.cn。

著　者

2016年10月