北京MST雷达功率谱密度处理算法改进

摘要

北京MST(mesosphere-stratosphere-troposphere,中间层-平流层-对流层)雷达是我国"子午工程"一期中探测大气动力结构的独特大型设备.雷达自2011年建成以来,已获取较好的大气风场数据,但在其他要素提取方面仍有改进需求.从噪声电平估算与目标回波识别这两个关键步骤改进雷达原始功率谱密度处理算法,以期得到更准确的大气要素信息.在噪声电平估算方面,提出应用对数-线性拟合方案快速实现客观分析法,与二分法方案差值的标准差为0.43 dB,表明对数-线性拟合方案能兼顾时效性与准确性.改进后的数据处理算法能够精确识别目标回波.利用改进算法处理2012年1—12月数据结果与雷达、探空以及ERA5再分析数据进行比较,各高度纬向风与探空测值的均方根误差均为2～3 m·s-1,优于雷达产品和探空测值均方根误差(3～4 m·s-1),信噪比、谱宽和垂直速度质量也有明显提高,表明改进算法可靠、有效且相对易于实现.