【摘要】：針對(duì)差分傳播相移與差分傳播相移率易受到各種噪聲及其他偏振參量衰減影響的問題,提出了一種粒子濾波方法,實(shí)現(xiàn)差分傳播相移與差分傳播相移率的估計(jì)。該方法首先利用偏振參量之間的相互關(guān)系建立狀態(tài)方程和觀測(cè)方程,然后將方程應(yīng)用于粒子濾波同步估計(jì)差分傳播相移與差分傳播相移率。所提方法與滑動(dòng)平均、迭代濾波以及卡爾曼濾波方法利用X波段雙偏振多普勒雷達(dá)X-SAPR的外場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,粒子濾波方法可以準(zhǔn)確估計(jì)差分傳播相移,使濾波處理后的數(shù)據(jù)具有更好的連續(xù)性、平滑性和準(zhǔn)確性,通過將估計(jì)后的數(shù)據(jù)應(yīng)用于衰減訂正進(jìn)一步驗(yàn)證了該方法的有效性。
【圖文】：

（ｅ）粒子濾波圖１不同濾波方法處理后的Φｄｐ徑向距離廓線（ａ）觀測(cè)數(shù)據(jù)Ψｄｐ（ｂ）粒子濾波后的Φｄｐ圖２２０１３年１１月６日１時(shí)３０分１．５°俯仰角濾波處理前后ΦｄｐＰＰＩ為了進(jìn)一步對(duì)不同濾波方法的效果進(jìn)行對(duì)比，通過平均波動(dòng)指數(shù)（ＦＩＸ）來比較距離廓線的波動(dòng)情況。ＦＩＸ的定義［１０］如下：ＦＩＸ＝１Ｋ－１∑Ｋｋ＝２｜Φｄｐ（ｋ）－Φｄｐ（ｋ－１）｜（２３）ＦＩＸ越大說明距離廓線的波動(dòng)就越大。觀測(cè)數(shù)據(jù)Ψｄｐ、滑動(dòng)平均、迭代濾波、Ｋａｌｍａｎ濾波、粒子濾波的計(jì)算結(jié)果如表２所示，可見粒子濾波與Ｋａｌｍａｎ濾波都具有一定的濾波效果，，使得距離廓線的波動(dòng)變小，但粒子濾波的波動(dòng)更校由此可見，粒子濾波的效果更好。表２Φｄｐ徑向距離廓線波動(dòng)指數(shù)統(tǒng)計(jì)方法ＦＩＸ原始數(shù)據(jù)滑動(dòng)平均迭代濾波Ｋａｌｍａｎ濾波粒子濾波１．３４１．０５０．５６０．２５０．１５３．２差分傳播相移率的估計(jì)分析圖３為滑動(dòng)平均、迭代濾波、Ｋａｌｍａｎ濾波和粒子濾波處理后的Ｋｄｐ徑向距離廓線。結(jié)果表明，經(jīng)過滑動(dòng)平均、迭代濾波、Ｋａｌｍａｎ濾波和粒子濾波處理后估計(jì)的Ｋｄｐ的負(fù)值數(shù)量分別為１２４，９２，８５和５６。說明粒子濾波同步估計(jì)Φｄｐ與Ｋｄｐ的效果比較好，能夠有效地減少Ｋｄｐ的負(fù)值，保留數(shù)據(jù)的真實(shí)信息。（ａ）滑動(dòng)平均（ｂ）迭代濾波４６１２０１７年第５期李海：基于粒子濾波的差分傳播相移估計(jì)方法逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄

（ｅ）粒子濾波圖１不同濾波方法處理后的Φｄｐ徑向距離廓線（ａ）觀測(cè)數(shù)據(jù)Ψｄｐ（ｂ）粒子濾波后的Φｄｐ圖２２０１３年１１月６日１時(shí)３０分１．５°俯仰角濾波處理前后ΦｄｐＰＰＩ為了進(jìn)一步對(duì)不同濾波方法的效果進(jìn)行對(duì)比，通過平均波動(dòng)指數(shù)（ＦＩＸ）來比較距離廓線的波動(dòng)情況。ＦＩＸ的定義［１０］如下：ＦＩＸ＝１Ｋ－１∑Ｋｋ＝２｜Φｄｐ（ｋ）－Φｄｐ（ｋ－１）｜（２３）ＦＩＸ越大說明距離廓線的波動(dòng)就越大。觀測(cè)數(shù)據(jù)Ψｄｐ、滑動(dòng)平均、迭代濾波、Ｋａｌｍａｎ濾波、粒子濾波的計(jì)算結(jié)果如表２所示，可見粒子濾波與Ｋａｌｍａｎ濾波都具有一定的濾波效果，使得距離廓線的波動(dòng)變小，但粒子濾波的波動(dòng)更校由此可見，粒子濾波的效果更好。表２Φｄｐ徑向距離廓線波動(dòng)指數(shù)統(tǒng)計(jì)方法ＦＩＸ原始數(shù)據(jù)滑動(dòng)平均迭代濾波Ｋａｌｍａｎ濾波粒子濾波１．３４１．０５０．５６０．２５０．１５３．２差分傳播相移率的估計(jì)分析圖３為滑動(dòng)平均、迭代濾波、Ｋａｌｍａｎ濾波和粒子濾波處理后的Ｋｄｐ徑向距離廓線。結(jié)果表明，經(jīng)過滑動(dòng)平均、迭代濾波、Ｋａｌｍａｎ濾波和粒子濾波處理后估計(jì)的Ｋｄｐ的負(fù)值數(shù)量分別為１２４，９２，８５和５６。說明粒子濾波同步估計(jì)Φｄｐ與Ｋｄｐ的效果比較好，能夠有效地減少Ｋｄｐ的負(fù)值，保留數(shù)據(jù)的真實(shí)信息。（ａ）滑動(dòng)平均（ｂ）迭代濾波４６１２０１７年第５期李海：基于粒子濾波的差分傳播相移估計(jì)方法逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄
【作者單位】： 中國(guó)民航大學(xué)天津市智能信號(hào)與圖像處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(No.61471365,U1633106,61231017) 中國(guó)民航大學(xué)藍(lán)天青年學(xué)者培養(yǎng)經(jīng)費(fèi) 中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)(No.2000300446)
【分類號(hào)】：TN959.4


本文編號(hào)：2532844