基于全天空流星雷达信号的分析处理方法、系统

摘要

本发明属于雷达技术领域，涉及一种基于全天空流星雷达信号的分析处理方法、系统，旨在解决我国的全天空流星雷达分析处理不全面及时效性、准确性和分辨率有待提高的问题；本发明从全天空流星雷达探测的原始信号出发，以建立完善的全天空流星雷达分析处理系统和获取高分辨的背景大气参数为目标，考察雷达信号分析处理的主要流程和关键技术，实现全天空流星雷达的分析处理算法，获取全天空流星雷达探测的数据产品，促使我国自主的全天空流星雷达分析处理系统的建立；本发明建立了流星雷达信号预处理算法，实现了回波信号的相位校正、欠密流星事件的判定和筛选、流星尾迹的精密定位以及观测参数的反演，实现全天空流星雷达的分析处理。

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种基于全天空流星雷达信号的分析处理方法、系统。

背景技术

流星尾迹是流星体进入地球高层大气产生的长而密的等离子体柱。它滞留在背景大气中，对无线电波有强的散射作用，可被雷达追踪，为中间层和低热层（MLT区域）这一探测盲区提供完美的天然示踪物。流星雷达就是以流星尾迹为观测对象的一种非常重要的MLT区域探测手段。因其设备简单，造价适中，可全天空全天候、长期稳定的观测，测量精度高等优点，成为MLT区域的常规观测手段之一，在MLT区域的大气研究中发挥着不可或缺的作用，探测的大气风场也可应用于服务空间飞行等宇航目的的空间环境保障。另外，流星雷达还可应用于流星天文和空间碎片等的研究，为航天器的生存和防护安全提供参考，具有重要的科学和实际应用价值。

流星雷达主要由硬件设备和软件系统两部分组成，硬件设备主要由空间分置的天线阵组成；软件系统主要包含控制部分和分析处理部分，控制部分控制信号的发射、接收和信号的采集、存储；分析处理部分实现原始信号的后续分析处理、数据产品的生成并可视化。其中，雷达分析处理系统及其中的数据处理技术（较为关键的分析过程包含实时流星事件的判定、流星尾迹的精确定位、观测参数的获取和背景大气参数的反演）至关重要，直接影响着流星雷达的探测能力和探测精度。

随着我国空间物理探测的发展，我国已布置10余台流星雷达；在不久的将来，拟建立的与现有的雷达将布置成链网状态，为我国的MLT区域大气提供全面有效的监测系统，但目前我国的流星雷达探测具有一定的局限性：目前引进的流星雷达（包含硬件设备和分析处理软件）皆为进口，且进口的分析处理软件常陷入去干扰的迭代循环中，时效性较差，另外，由于模糊度的影响干涉定位技术精确性有限，反演的背景大气风场时间分辨率较低，我国自主的流星雷达的硬件设备正在自主研发中，与之匹配的分析处理软件尚待开发；即缺乏我国自主研制的流星雷达尤其是针对原始观测分析并反演参数的雷达分析处理系统，分析处理中流星事件的判定、流星尾迹的精确定位和观测参数的获取流星事件所反映背景大气参数的反演等关键技术和核心算法尚待全面实现并完善，关键技术的时效性、精确性和分辨率有待提高；系统性的信号获取、分析、处理、产品输出及可视化尚未实现；这些问题如不解决，会制约流星雷达相关探测技术的发展和我们对中高层大气的认识。

因此，迫切需要打破零基础的局面开展相关研究。针对目前使用及将来可能发展的全天空流星雷达，自主发展和研制一种直接利用雷达原始观测信号实现流星尾迹的探测、精密定位和背景大气参数的精确反演的全天空流星雷达分析处理系统，来面向对MLT区域大气常规监测的迫切需求，在此基础上有效提高流星雷达的探测效率、能力、精度和时空分辨率，从而为我国MLT区域大气及其精细结构的监测提供有效而准确的保障。

综上所述，当前全天空流星雷达数据分析处理的不足之处有：1）与全天空流星雷达探测设备对接的分析处理系统尚待开发；2）分析处理系统中的流星事件的判定、流星尾迹的精确定位和观测参数的获取及背景大气参数的反演等关键技术和核心算法尚待全面实现并完善，关键技术时效性、处理精度和分辨率有待提高；3）系统性的信号获取、分析、处理、产品输出及可视化尚未实现。

发明内容

为了解决上述问题，即为了解决我国自主的全天空流星雷达分析处理系统尚待开发，关键技术时效性较差、处理精度和分辨率较低的问题，本发明提供了一种基于全天空流星雷达信号的分析处理方法、系统。

本发明的第一方面提供了一种基于全天空流星雷达信号的分析处理方法，该方法包括以下步骤：步骤S100，采集全天空流星雷达各接收通道的回波信号，获取各通道的回波特征信息，形成RTI图，通过预处理方法去除干扰，获得第一信号。

步骤S200，基于所述第一信号，利用空间分置的天线几何关系和流星回波信号确定流星雷达各天线的相位偏差值；校正相位偏差，获得准确的各通道的回波复信号，作为第二信号；对所述第二信号进行相位调整并合成，获得可综合描述流星回波的回波复信号，作为第三信号。

步骤S300，基于所述第三信号，结合预设的流星时间判定准则和预设的欠密流星尾迹筛选原则，获得终选流星事件。

步骤S400，基于所述终选流星事件，利用全天空流星雷达接收天线的空间几何关系、信号的传播规律，对候选流星事件进行精确定位，获取流星尾迹的位置信息。

步骤S500，基于所述终选流星事件，利用回波信号的相位变化率、回波信号的衰减演化规律，确定流星尾迹的运动、演化参数；同时基于所述流星尾迹的位置信息和运动、演化参数反演背景大气参数，以完成对全天空流星雷达信号的分析处理。

在一些优选实施例中，步骤S100具体包括以下步骤：步骤S110，回波信号的获取以及信号的特征确定，具体为：基于雷达接收天线接收的回波信号，获取数字化后的原始信号，生成原始观测回波复信号，基于所述原始观测回波复信号提取回波信息的特征信息；所述原始信号包含同相分量和正交分量；所述特征信息包含功率、幅度、相位和RTI图。

步骤S120，去干扰具体为：对

在一些优选实施例中，流星雷达第

在一些优选实施例中，“相位偏差校正”具体为：确立两条基线上偏差的关系式

在一些优选实施例中，步骤S300具体包括：步骤S310，流星事件的预判，包括信号合成和流星事件的判定；其中，所述信号合成具体为：对回波信号进行分段筛选，在选取的时间窗口内，基于计算的不同天线、不同时延条件的互相关函数，确定外部天线与中心天线间的相位差，调整外部天线信号的相位差，再将调整后的各天线信号进行合成。

所述流星事件的判定具体为：基于流星事件的典型回波特征，确立从回波信号中筛选事件的判据，判定流星事件并确立事件的特征信息；所述典型回波特征包括在预设时间内的上升速率、在预设时间内突出于噪声水平、到达峰值后准指数下降、持续时间低于预设时间；判定的依据为：在划定的窗口内依据流星雷达的回波特点确定噪声水平，基于该噪声水平确立判定流星事件的阈值，若窗口内预处理后的回波信号的功率连续两个时刻高于阈值，则初步认定为流星事件回波，并标记为候选流星事件。

步骤S320，流星事件的核验；基于所述候选流星事件，排除其它回波信号，筛选出符合条件的欠密流星事件；所述其它回波信号包含电离层偶发E层、闪电和飞行物回波。

步骤S330，流星事件的终判；基于核验完的流星事件回波信号，确定基本的探测参数：在流星事件的特征时间内，重新调整各天线的相位差，合成不同通道的信号，重新判定流星事件，并确定流星事件的特征信息；所述流星事件的特征时间包括开始时刻、峰值时刻和结束时刻，所述开始时刻为信号功率高于阈值的第一个时刻，所述峰值时刻为功率最强时刻，所述结束时刻为信号功率高于阈值的最后一个时刻。

在一些优选实施例中，步骤S400中的流星尾迹的位置信息包括流星尾迹的方位和流星尾迹所处高度。

所述流星尾迹的方位包括流星尾迹的天顶角

流星尾迹所处高度为h：

在一些优选实施例中，步骤S500中的流星尾迹的演化参数：双级扩散系数

所述背景大气参数包括温度

其中，

本发明的第二方面提供了一种基于全天空流星雷达信号的分析处理系统，该系统包括：接收和预处理模块、相位偏差校正模块、流星事件判定模块、流星尾迹精确定位模块、观测参数反演模块、输出显示模块。

所述接收和预处理模块，配置为将各天线阵的接收信号相干积累处理为

所述相位偏差校正模块，配置为获取各天线阵的相位偏差，基于雷达系统的分析处理系统进行日常校正，以保证全天空流星雷达的定位的精准运行。

所述流星事件判定模块，配置为基于各通道的

所述流星尾迹精确定位模块，配置为基于校正后的相位差信息，基于接收天线间的空间几何关系，获取流星尾迹的位置信息。

所述观测参数反演模块，配置为利用回波信号的相位变化率，确定流星尾迹的运动速度；建立流星尾迹观测参数反演子模块，基于获取的流星尾迹的位置和运动速度，反演背景大气的三维风场信息；基于回波信号的衰减演化规律，确定流星尾迹的双极扩散系数，建立扩散系数和背景大气的温度和密度的关系式，获取背景大气的温度和密度。

所述输出显示模块，配置为进行各个模块的集成和产品展示与输出，将流星事件的信号、流星事件的观测参数、背景大气参量反演结果保存到数据文件中。

本发明的第三方面提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上面任一项所述的基于全天空流星雷达信号的分析处理方法。

本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上面任一项所述的基于全天空流星雷达信号的分析处理方法。

本发明从全天空流星雷达探测的原始信号出发，以建立完善的全天空流星雷达分析处理系统和获取背景大气参数为目标，考察雷达信号分析处理的主要流程和关键技术，实现全天空流星雷达的分析处理算法，获取全天空流星雷达探测的数据产品，促使我国自主的全天空流星雷达分析处理系统的建立；通过本发明公开的基于全天空流星雷达信号的分析处理方法，1）建立并实现了全天空流星雷达信号预处理算法；2）实现了影响流星尾迹精确定位的关键技术——相位校正；3）实现了流星事件的判定、实现欠密流星尾迹的筛选、建立流星事件的评价体系；4）实现了流星尾迹的精密定位和观测参数的反演；5）实现了背景大气参数的反演；6）明晰了全天空流星雷达探测分析处理的全流程；7）首次自主研制建立全天空流星雷达分析处理系统。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本发明中的基于全天空流星雷达信号的分析处理方法的一种具体实施例的流程示意图。

图2是本发明中基于全天空流星雷达的信号处理方法的流程示意图。

图3是本发明中的基于全天空流星雷达的信号处理方法的详细流程示意图。

图4是本发明中的基于全天空流星雷达信号的分析处理系统的一种具体实施例的框架示意图。

图5是本发明判定的典型欠密流星事件的回波示例图。

图6是本发明反演的背景大气风场示例图。

图7是本发明反演的背景大气温度示例图。

图8是用于实现本申请方法、系统、设备实施例的服务器的计算机系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的实施例、技术方案和优点更加明显，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明的第一方面提供了一种基于全天空流星雷达信号的分析处理方法，该方法包括以下步骤：步骤S100，采集全天空流星雷达各接收通道的回波信号，获取各通道的回波特征信息，形成RTI图，通过预处理方法去除干扰，获得第一信号；步骤S200，基于第一信号，利用空间分置的天线几何关系和流星回波信号确定流星雷达各天线的相位偏差值；校正相位偏差，获得准确的各通道的回波复信号，作为第二信号；对第二信号进行相位调整并合成，获得可综合描述流星回波的回波复信号，作为第三信号；步骤S300，基于第三信号，结合预设的流星时间判定准则和预设的欠密流星尾迹筛选原则，获得终选流星事件；步骤S400，基于终选流星事件，利用全天空流星雷达接收天线的空间几何关系、信号的传播规律，对候选流星事件进行精确定位，获取流星尾迹的位置信息；步骤S500，基于终选流星事件，利用回波信号的相位变化率、回波信号的衰减演化规律，确定流星尾迹的运动、演化参数；同时基于所述流星尾迹的位置信息反演背景大气参数，以完成对全天空流星雷达信号的分析处理。

本发明从全天空流星雷达探测的原始信号出发，以建立完善的全天空流星雷达分析处理系统和获取背景大气参数为目标，考察雷达信号分析处理的主要流程和关键技术，实现全天空流星雷达的分析处理算法，获取全天空流星雷达探测的数据产品，促使我国自主的全天空流星雷达分析处理系统的建立；通过本发明公开的基于全天空流星雷达信号的分析处理方法，1）建立并实现了全天空流星雷达信号预处理算法；2）实现了影响流星尾迹精确定位的关键技术——相位校正；3）实现了流星事件的判定、实现欠密流星尾迹的筛选、建立流星事件的评价体系；4）实现了流星尾迹的精密定位和观测参数的反演；5）实现了背景大气参数的反演；6）明晰了全天空流星雷达探测分析处理的全流程；7）首次自主研制建立全天空流星雷达分析处理系统。

以下参照附图结合具体实施例进一步说明本发明。

参照附图1至附图3，本发明的第一方面提供了一种基于全天空流星雷达信号的分析处理方法，该方法包括以下步骤：步骤S100，采集全天空流星雷达各接收通道的回波信号，获取各通道的回波特征信息，形成RTI（Range-Time-Internsity）图，通过预处理方法去除干扰，获得第一信号。

步骤S100具体包括以下步骤：步骤S110，获取回波信号并确定信号的特征，具体为：基于雷达接收天线接收的回波信号，获取数字化后的原始信号，生成原始观测回波复信号，基于生成的原始观测回波复信号提取回波信息的特征信息；其中，原始信号包含同相分量和正交分量，特征信息包含功率、幅度、相位和RTI图等。

在流星雷达的接收回波当中，某些非流星事件的干扰会产生强信号，在流星事件判定前若不去除，容易在判定的过程中被误判为流星事件或消耗大量分析处理时间，因此有必要去除干扰；进一步地，干扰的主要特征：在RTI图中，干扰表现为在所有的距离门上都有很强的信号或强信号持续时间很长。

步骤S120，去干扰具体为：对RTI图中的图像进行灰度处理，进行边缘识别和检测，识别出的横向、纵向或者斜向线条作为干扰信号以进行去除，仅保留非干扰信号留作后续处理。通常的去干扰方法为对同一距离门所有时段或者同一时间所有距离门上的信号强度开展循环判断并进行迭代处理，耗时较长，甚至观测参数无法实时给出，通过本发明提出的采用图像识别的方式，将RTI图上所有时间和距离门作为一个图像上的像素点进行整体处理，提高了干扰去除的速度，有利于实时解算观测参数。

进一步地，流星雷达第

其中，

步骤S200，基于第一信号，即基于去除干扰后的信号，利用空间分置的天线几何关系和流星回波信号本身确定流星雷达各天线的相位偏差值；通过相位偏差的校正，获得准确的各通道的回波复信号，作为第二信号；对第二信号进行相位调整并合成，获得可综合描述流星回波的回波复信号，作为第三信号。

“相位偏差校正”具体为：确立两条基线上偏差的关系式

全天空流星雷达采用多个接收天线，利用空间干涉法确定探测目标的位置（方位和距离）。接收天线阵的相位偏差会导致解算得到的探测目标的方位中包含误差，会直接影响目标的定位和后续参数的反演，从而严重影响雷达的定位精度和探测能力。因此流星雷达系统的相位偏差估计和校正技术对于提高流星雷达的观测和数据处理精确度和可靠性至关重要。

全天空流星雷达的相位偏差一般可分为两个部分，一部分为较为固定的部分，由雷达的软硬件系统改变、天线耦合等产生。这部分相位偏差，一般会在全天空流星雷达建设之初，以天线补偿方式确定。常用的方法是在接收天线的馈线处注入测试信号，并在系统数据采集端入口处测量、记录不同天线的相位延迟值，供在随后的分析处理中消去。在日常的观测中，由于雷达天线系统、环境或人为因素（天线老化、逐日温差等）的影响会导致相位偏差，这部分相位偏差为变化部分，在流星雷达的数据处理中同样不可忽略，对该部分的偏差量进行日常校正非常必要。本发明中描述的相位校正方法即为这一变化部分偏差量的校正。

全天空流星雷达系统的相位校正主要有两类方法，一类是利用雷达外的信号源（飞行器、自然天体、E层不均匀体以及人工信号源）的已知空间方位作为参考来获取雷达系统的相位偏差量，这类方法依赖于外源，较为复杂存在较大的局限性，且不可持续进行。第二类方法是利用干涉式雷达系统接收的回波信号本身进行校正，这种方法较为简单高效，且可以简便的融入雷达系统的分析处理软件系统中常规运行。第二类方法中，通常通过遍历全部天线通道的偏差求取最优解的方式，并由于计算机的限制随机抽取流星事件来解算相位偏差。本发明利用同一基线上相位差、相位偏差的关系，减少遍历求解的维度并综合全部流星事件，提高了相位偏差校正的运算效率和准确性。具体原理和步骤如下。

流星雷达典型的接收天线阵一般由五个空间分置的接收天线

假设流星事件回波的波前先后到达同一基线上的各接收天线（如依次到达基线

其中，

但观测所得外部天线

因此，由(2)式和(4)式可知，分别存在一组入射角

在理想情况下，针对同一流星尾迹，同一基线上的入射角应相同。用

定义该相位差

利用该关系可进行相位偏差校正，具体步骤如下。

步骤2.1:：估算偏差

在流星雷达的分析处理过程中，日常的相位校正频率为一天一次（假定在一天中 相位偏差变化不大）。对于观测当天的

步骤2.2: 估算相位偏差

1）划分网格，遍历假定外部天线

2）同样，针对基线2，划分网格遍历假定

3）将上述遍历假定值（

4）为了保证流星雷达的探测能力，使流星雷达观测的流星事件最多，认定使不合 格的流星事件（二维高斯拟合）最少的（

5）以当前最佳估计为中心，以2倍网格分辨率为窗口长度，在窗口内提高分辨率重 新遍历假定（

步骤S300，基于第三信号，结合预设的流星时间判定准则和预设的欠密流星尾迹筛选原则，获得终选流星事件。步骤S300具体包括：步骤S310，流星事件的预判，包括信号合成和流星事件的初步判定。

其中，信号合成具体为：确定外部天线和中心天线间的相位差，调整各天线相位差，将所有接收通道的信号进行合成：对回波信号进行分段筛选，在选取的时间窗口内，基于计算的不同天线（外部天线与中心天线）、不同时延条件的互相关函数，以此确定外部天线与中心天线间的相位差，调整外部天线信号的相位差，将调整后的信号进行合成。

流星事件的判定具体为：基于流星事件的典型回波特征，确立从回波信号中筛选事件的判据，判定流星事件并确立事件的特征信息。

其中，典型回波特征包括在预设时间内的上升速率（即突然的快速上升）、在预设时间内突出于噪声水平（即快速突出于噪声水平）、到达峰值后准指数下降、持续时间低于预设时间（即持续时间较短）。

判定的依据为：在划定的窗口内依据流星雷达的回波特点确定噪声水平，基于该噪声水平确立判定流星事件的阈值，若窗口内预处理后的回波信号的功率连续两个时刻高于阈值，则初步认定为流星事件回波，并标记为候选流星事件。

依据阈值，确定流星事件的特征时间；流星事件的特征时间包括开始时刻、峰值时刻和结束时刻，其中，开始时刻为信号功率高于阈值的第一个时刻，峰值时刻为功率最强时刻，结束时刻为信号功率高于阈值的最后一个时刻。

步骤S320，流星事件的核验；基于候选流星事件，排除其它回波信号（包含电离层偶发E层、闪电和飞行物回波等），筛选出符合条件的欠密流星事件。

具体落实到以下判据：1）事件回波采样完整：事件回波的开始和结束时刻均在采样间隔内；2）采样点足够：可以呈现和分析欠密流星尾迹的具体特征和探测参数；3）采样信号的信噪比高（包括回波事件前、后及事件期间）；4）事件回波符合欠密流星尾迹的典型特征：上升时间短、衰减时间不小于上升时间的两倍、事件前后回波功率不大不存在可疑信号；5）事件回波可获取探测参数且合理：可解算流星尾迹的运动速度且在阈值内、解算的流星尾迹的高度不存在模糊度且在探测范围内、两个基线获取的参数一致、可拟合指数衰减部分；6）事件回波不存在震荡（震荡多由E区的其它反射回波如飞船、过密流星尾迹等引起）。

步骤S330，流星事件的终判；基于核验完的流星事件回波信号，确定基本的探测参数：在流星事件的特征时间内，重新调整各天线的相位差，合成不同通道的信号，重新判定流星事件，并确定流星事件的特征信息。

进一步地，参照附图5，图5是本发明判定的典型欠密流星事件的回波（幅度，上；相位，下）示例图，图中的竖线标记了流星事件的开始、峰值和结束时刻；从仿真结果看出本发明可以有效的判定流星事件并标记流星事件的特征信息。

步骤S400，基于终选流星事件，利用全天空流星雷达接收天线的空间几何关系、信号的传播规律，对候选流星事件进行精确定位，获取流星尾迹的位置信息，包括流星尾迹的方位和所处高度。

步骤S400具体包括步骤S410: 流星尾迹方位估计，流星尾迹的方位包括流星尾迹 的天顶角

当天线间的距离小于等于

典型的流星雷达天线阵同一基线上外部天线与中心天线的距离为

为了避免

步骤S420: 流星尾迹所在高度估计；流星尾迹所处高度

步骤S500，基于终选流星事件，利用回波信号的相位变化率、回波信号的衰减演化规律，确定流星尾迹的运动、演化参数；同时基于所述流星尾迹的位置信息反演背景大气参数，以完成对全天空流星雷达信号的分析处理。

进一步地，步骤S500包括步骤S510: 流星尾迹的运动速度估计；利用流星事件合 成信号的相位变化率（

步骤S520: 背景大气三维风场的反演；基于获取的流星尾迹的位置（方位、高度） 和运动速度，划定时间-高度窗口，在窗口内依据速度矢量的空间几何关系，采取最小二乘 拟合的方式

在流星雷达的观测高度（70-110 km）内，现有技术显示：在80km以下和100以上，流星事件的数目较少，因此无法反演背景大气参数，或获取的背景大气参数不准确。另外，现有的技术中，背景大气反演的分辨率较低，时间分辨率为1小时，高度分辨率为2 km。本发明中，基于准确的相位偏差校正和优选的流星事件判定准则，终选的有效流星数目较多，足以支撑划定更为精细的时间-高度窗口（如0.5 小时、0.25小时，1 km）和在更宽的高度范围内反演背景大气风场，打破现有局限，提高大气风场的分辨率和扩大覆盖高度。另外，基于更为有效的相位校正和流星尾迹定位方法，获取了更为精确的运动速度和方位，提高了背景大气参数的解算精度。

进一步地，参照附图6，图6是本发明获取的背景大气水平风场；从仿真结果看出本发明可以提高背景大气风场的分辨率和扩大覆盖高度。

步骤S530: 流星尾迹的双级扩散系数D和衰减时间

流星尾迹是高而密的等离子体柱，自形成后在背景大气中主要由于双极扩散的影响，流星尾迹会迅速扩散，扩散方程可以如下表示。

其中，

其中，

公式（9）有解，

其中，

步骤S540: 背景大气温度和密度的反演；利用流星尾迹的扩散规律，建立背景大气的温度和密度与扩散系数的关系式，获取背景大气的温度和密度。

中性气体中离子的扩散系数

其中，

而双极扩散系数

通过模式或其他辅助观测给定压强

通常通过模式给定的压强时间分辨率（通常时间分辨率为一个月）和精确性有限，通过卫星观测给定的温度梯度和双极扩散系数获取的中间层顶的温度且是相对温度，需要通过校正给出绝对温度，精确性有待提高。本发明中，通过卫星观测给定高时间分辨率压强，时间分辨率可提高为一天，并可直接获取绝对温度。

进一步地，参照附图7，图7是本发明获取的背景大气温度（黑实线）；为了对比，黑色虚线给出了卫星观测的结果，灰色线、点给出了由温度梯度获取的相对温度。从仿真结果看出本发明获取的大气温度的时间分辨率可达一天。

参照附图4，图4是本发明中的基于全天空流星雷达信号的分析处理系统的一种具体实施例的框架示意图；本发明的第二方面提供了一种基于全天空流星雷达信号的分析处理系统，该系统包括接收和预处理模块100、相位偏差校正模块200、流星事件判定模块300、流星尾迹精确定位模块400、观测参数反演模块500、输出显示模块600。

其中，所述接收和预处理模块，配置为将各天线阵的接收信号相干积累处理为IQ数字信号，并对各通道的IQ数字信号进行预处理，去除干扰；由于全天空流星雷达主要是由空间分置的发射天线和接收天线阵组成，发射天线不间断的宽波束向各个方向发射信号，每个接收天线都具有独立、完整的接收功能。典型的接收天线阵由空间分置的五个接收天线组成，因此，每个接收模块将各天线（通道）的接收信号相干积累处理为IQ数字信号，并对各通道的IQ数字信号进行预处理，去除干扰。

所述相位偏差校正模块，配置为获取各天线的相位偏差，基于雷达系统的分析处理系统进行日常校正，以保证全天空流星雷达的定位的精准运行。在实际检测中，接收天线阵的相位偏差会导致解算得到的探测目标的方位中包含偏差，会影响目标的定位和后续参数的反演，会严重影响雷达的定位精度和探测能力，基于流星雷达自身回波和各通道针对同一流星事件的相位关系，可简单高效的确定各天线的相位偏差，并将该偏差值融入雷达系统的分析处理软件系统中进行日常校正，保证全天空流星雷达的定位的精准运行。

所述流星事件判定模块，配置为基于各通道的IQ数字信号，结合不同接收天线的信息，合成不同天线的信号；基于流星事件的典型回波特征，确立从噪声中筛选事件的判据，判定候选流星事件并确立事件的特征信息，初步确定候选流星事件和其特征参数。基于候选流星事件，排除其它回波信号，筛选欠密流星事件，其中，其它回波信号包括电离层偶发E层、闪电和飞行物回波等。

所述流星尾迹精确定位模块，配置为基于校正后的相位差信息，基于接收天线间的空间几何关系，获取流星尾迹的位置信息；进一步地，基于校正后的相位差信息，综合利用接收天线间的空间几何关系，解算模糊度，获取流星回波到达每个天线的真实相位和相位差；在此基础上，建立相位传播速度和距离的关系式（涵盖了天顶角、方位角与相位的关系），以此确定流星尾迹相对于天线阵的天顶角和方位角；根据回波到达时间可计算出目标的距离；综合距离、天顶角和方位角确定流星尾迹的位置。

所述观测参数反演模块，配置为利用回波信号的相位变化率，确定流星尾迹跟随背景大气运动产生的多普勒频移，进而确定流星尾迹的运动速度；基于获取的流星尾迹的位置和运动速度，划定时间和高度窗口，依据速度矢量的空间几何关系，反演背景大气的三维风场（纬向风、经向风和垂直风场）信息；基于回波信号的衰减演化规律，确定流星尾迹的双极扩散系数，建立扩散系数和背景大气的温度和密度的关系式，获取背景大气的温度和密度。

所述输出显示模块，配置为进行各个模块的集成和产品展示与输出，将流星事件的信号、流星事件的观测参数、背景大气参量反演结果保存到数据文件中，并画图演示。

本发明第三实施例的一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上面所述的基于全天空流星雷达信号的分析处理方法。

本发明第四实施例的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上面所述的基于全天空流星雷达信号的分析处理方法。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

下面参考图8，其示出了用于实现本申请方法、系统、设备实施例的服务器的计算机系统的结构示意图。图8示出的服务器仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图8所示，计算机系统包括中央处理单元(CPU，Central Processing Unit)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM，Read Only Memory)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM，Random Access Memory)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU 601、ROM 602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O，Input/Output)接口605也连接至总线604。

以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT，Cathode Ray Tube)、液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN(局域网，Local AreaNetwork)卡、调制解调器等的网络接口卡的通讯部分609。通讯部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通讯部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)601执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本申请上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

术语“第一”、 “第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。