13、雷达测量与数据质量提升

雷达测量与数据质量提升

1. 反射率估计

在忽略噪声影响的情况下，反射率是通过包含估计（采样）误差的功率估计值来估算的。总同极化功率由瞬时功率的平均值估算得出，公式如下：
[
\hat{P} {h,v}=\frac{1}{M}\sum {m = 1}^{M}\hat{V} {h,v}^2(m)
]
对上述公式取集合平均，并假设信号为平稳随机过程，可得到估计值的期望值：
[
\hat{P} {h,v}=\frac{1}{M}\sum_{m = 1}^{M}V_{h,v}^2(m)\equiv S_{h,v}
]
显然，功率估计值的期望值就是平均信号功率。

由于在公式中使用了有限数量脉冲的时间平均，功率估计值包含需要量化的采样（波动）误差。根据天气信号处理理论，功率估计值的方差为：
[
var(\hat{P} {h,v})=\frac{P {h,v}^2}{M_I}
]
功率估计值的标准差为：
[
SD(\hat{P} {h,v})=\frac{P {h,v}}{\sqrt{M_I}}
]
其中，(M_I=\frac{T_d}{\pi\tau_c}) 是具有相关时间 (\tau_c) 和驻留时间 (T_d) 的独立样本数量。在 3 GHz 的 S 波段频率下，对于 (\sigma_v = 1) 和 4 m/s，相关时间 (\tau_c) 分别约为 8.0 和 2.0 ms。因此，WSR - 88D 的多普勒模式使用 0.8 ms 的短脉冲重复时间（PRT），以