基于压缩感知的天气雷达回波信号处理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41405030
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0509.大气观测、遥感和探测技术与方法
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

To improve the detection capability and data transmission efficiency of CINRAD, to enhance the CINRAD ability to obtain information, the project proposes a novel signal processing method of CINRAD based on compressed sensing theory.. The projec researches the sparsity of CINRAD echo signal based on the radar echo chararcteristics. It accomplishes compressive sampling and recovery of signal based on the sparsity of radar echo signal, the randomicity of measurement matrix and nonlinearized optimization. As a new signal precessing theory used in CINRAD, CS provides great possibilities for overcoming inherent limitations of traditional weather radar, and has potential to resolve many problems associated with high resolutin radar, such as high sampling rate, too many data and difficulties of real time processing,we can see large potential of the theory in simplifying radar hardware,conquering data lmlitations, impoving radar detection capabilities. The research will promote the technology of the CINRAD signal processing, improve its ability of detection. The research has an important application value in detecting and forecasting severe weather.The project could be developed to provide theory basis and technique methods for super resolution of weather radar, improve detection capability greatly, enhance compression ratio of weather radar, and solve the data overlord in distributed weather radar..
为提高新一代天气雷达系统的探测能力和数据传输效率,丰富天气雷达的信息获取能力,本项目提出基于压缩感知理论的新一代天气雷达信号处理方法。. 通过对天气雷达回波特性的研究,实现天气雷达回波的稀疏化。基于雷达回波信号的稀疏性,使用随机测量矩阵和非线性算法对天气雷达回波压缩测量和重建。这种全新的信号处理理论克服了传统天气雷达的固有缺陷,可以解决天气雷达分辨率提高面临的高采样率、大数据量和实时处理困难等问题,在简化雷达硬件设计、弥补雷达数据缺陷,改善雷达探测能力等方面有巨大潜力。其成果将促进CINRAD数据处理技术的发展,提高探测能力,对灾害性天气的预警、预报有重要的应用价值。开展本项目的研究,有望为提高天气雷达的探测能力提供理论基础和技术方法,使雷达数据分辨率得到大大改善;有望提高天气雷达回波数据的压缩率,解决分布式天气雷达通信数据量过大的问题。

结项摘要

由于Nyquist采样定理的限制,高分辨率气象雷达面临采样率过高、数据存储量过大等问题。压缩感知理论可以实现气象雷达信号的压缩采样,解决采样率过高等问题。基于压缩感知理论,分析了气象雷达回波信号的稀疏性,建立了气象雷达回波信号的压缩采样和重建的过程。研究了的观测矩阵的优化算法,设计确定性的测量矩阵以替代难以硬件实现的随机测量矩阵。通过对测量矩阵进行优化,降低重建的采样率,提出了测量矩阵奇异值分解优化算法,提高了测量矩阵的性能。随着探测能力的提高,天气雷达数据量也、急剧增长。天气雷达数据压缩算法可以减少传输和存储的数据量,但通用的数据压缩算法并未充分考虑天气雷达数据的特点。项目提出基于径向预测的天气雷达数据无损压缩算法。分别研究了我国应用广泛的CINRAD数据和高分辨率的双极化CHILL雷达数据的特点,分别提出了适用于不同雷达的无损数据压缩算法。当前国内外气象雷达数据压缩的研究主要集中于反射率数据,本项目提出几种压缩算法适用于雷达的各种基数据产品,有较好的应用前景和理论价值。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
FY-2G云量产品与地面观测云量对比分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    高原气象
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李娅;郭建侠;曹云昌;周粲;陈一枝
  • 通讯作者:
    陈一枝

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其他文献

基于压缩感知的气象雷达回波压缩采样与重建
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    成都信息工程学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘露;何建新;曾强宇
  • 通讯作者:
    曾强宇
基于改进全变差的天气雷达回波超分辨重建
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算机仿真
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何建新;任红萍;曾强宇;李学华
  • 通讯作者:
    李学华
基于预测的双线偏振天气雷达数据无损压缩算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    气象学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾强宇;VCh;rasekar;何建新;史朝;王皓;李学华
  • 通讯作者:
    李学华
基于白化滤波的多普勒天气雷达谱矩估计改进方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    现代雷达
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李学华;何建新;史朝;曾强宇;张福贵
  • 通讯作者:
    张福贵

其他文献

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相似国自然基金

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  • 批准年份:
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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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