基于电磁波的低流速测量中干扰因素分析研究

杨 强 ，刘纪元 ， 焦学峰 ，么 启

（1.沈阳航空航天大学 电子信息工程学院，辽宁 沈阳 110136；2.中国科学院 声学研究所综合声纳实验室，北京 100080；3.北京航瑞博泰科技有限公司 北京 100102）

微弱信号检测一直是信号处理中的一个难题。“微弱信号”不仅意味着信号幅度很小，而且主要指的是被噪声或干扰淹没的信号。为了检测出被噪声覆盖的微弱信号，就必须分析噪声产生的原因与规律，研究被测信号的特点以及噪声的统计特性。

基于电磁波的流速测量技术是一种利用雷达多普勒原理测量流速的新技术。它是一种远距离、无接触的测量方法，适用于测量水流急、含沙量大、漂浮物多、水流复杂的一般江河的流速，具有安全、快速、使用方便等特点。但由于雷达工作中存在发射泄漏干扰和旁瓣干扰，对低流速的测量带来了困难。

1 电磁波流速测量基本原理

电磁波流速测量方法是利用雷达多普勒效应来测量流速的。雷达照射水面时，部分电磁波能量折射入水，部分能量被水面波散射，只有后向散射的那部分能量可以构成回波，波浪底下的水流基体是波浪的载体。所以波浪和基体的运动速度是相同的，接收到的信号频率相对于发射频率有一定的偏移，即波浪上的回波产生了“多普勒频偏”，它反映其水面流速，其直接关系式为：

图1 电磁波流速测量原理图Fig.1 Principle diagram of water velocity measurement by electromagnetic wave

其中：fD为多普勒频率，f0为雷达的发射频率，v为水流速度，c0为光速，α为水流的实际方向与传感器到运动目标连线之间的角度。……