[科普中国]-地物杂波消除

引言

我国布网建设的新一代天气雷达均具有自动标校功能，通常当雷达硬件设备采取了标定措施后影响新一代天气雷达探测数据质量的主要因素是：杂波干扰、距离折叠以及速度模糊。杂波干扰是指天气雷达的接收机所获取的非气象目标信息，包括普通地物杂波、异常地物杂波等。1

简介地物杂波消除（ground clutter rejection）是指消除雷达回波信号中，由周围地物所产生回波分量的措施。2

其目的是测定单纯由降水所贡献的回波信号强度，从而可较精确地估计降雨率或降水体积中的含水量。当前，通常利用信号处理设备来实现地物回波的自动消除。2

必要性新一代天气雷达是通过发射电磁波并接收探测空间反射的电磁波信号来探测云雨回波的方式工作的，在其探测波束范围内的任意目标物均会产生反射回波信号。当地面非气象目标造成的雷达回波信号被处理进入基数据时，就产生地物杂波。地物杂波对基数据的进一步准确分析影响很大。由于全部雷达产品和算法是建立在基数据上的，所以地物杂波既影响基本产品，也影响导出产品。特别敏感的例子是对定量降水估计的影响。1

地物杂波普通地物杂波其特点是位置比较固定，边缘比较清晰。地物回波虽也受大气折射指数起伏的影响而且跳动，但与降水回波的起伏脉动相比，要弱得多。利用地物回波位置强度基本固定不动的特征可以方便地判断雷达系统工作是否正常。1

异常地物杂波异常地物杂波是指由雷达波束的超折射造成的地物回波。超折射杂波实质上是地物造成的一种虚假回波，只是看到的地物杂波的范围扩大了，数量增加了。当然现代多普勒天气雷达采用适当的技术是可以抑制掉超折射杂波的。1

三体散射回波，也是地物造成的一种虚假回波。旁瓣照射在地物上，也可形成旁瓣回波。1

消除方法地物回波自动消除方法有2：

（1）在降水与地的混合回波中，扣除晴天时记录下来的地物回波分量；

（2）利用信号选择系统只能通过振幅有随机变化的降水回波信号特性，以消除地物回波信号；

（3）根据与地物回波无关的线性检波信号的振幅方差，来近似地估计降水回波的平均功率；

（4）根据降水回波与地物回波具有不同的多普勒频率特性来鉴别降水回波。