復雜氣象條件下手持式激光測云儀回波信號降噪處理技術

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　　手持式激光測云儀具備機動靈活、部署快捷、適用性廣的優勢，廣泛應用于野外應急氣象觀測、場站機動保障、區域性天氣巡檢等場景。相較于固定站點設備，手持設備工作環境復雜多變，在雨霧、沙塵、強光照、高濕等復雜氣象條件下，激光回波信號極易受到大氣雜波與環境噪聲干擾，導致云層回波信噪比急劇下降，出現云底識別偏移、數據跳變、探測失效等問題。為有效提升手持測云儀在惡劣天氣下的探測穩定性，本文針對復雜氣象下回波信號噪聲特性，開展降噪處理技術研究，對提升設備全天候作業能力具有重要工程意義。

　　復雜氣象條件下手持設備回波噪聲來源具有多樣性與隨機性。強光天氣下，自然光散射光子會疊加在探測回波中，形成連續背景噪聲;霧天、高濕環境中，大量懸浮細粒子產生密集米散射雜波，掩蓋薄層云層有效信號;沙塵、揚塵天氣會造成激光脈沖能量無序衰減與隨機脈沖干擾。同時，手持設備電路集成度高、便攜供電波動大，易引入電磁噪聲與熱噪聲，與大氣環境噪聲相互耦合，造成回波波形畸變、有效特征模糊，嚴重降低云高反演精度，制約設備復雜天氣下的使用效能。

　　本文結合手持設備探測特點，構建一套多維度融合的回波信號降噪處理技術方案。首先采用改進型滑動窗口濾波算法，對原始回波數據進行平滑預處理，濾除高頻隨機噪聲，保留云層回波的峰值特征與波形梯度信息，避免傳統濾波過度平滑導致的弱信號丟失。其次引入背景基線實時估算機制，根據環境光照與大氣濁度動態校正噪聲基底，自適應剔除固定雜波與自然光底噪。針對雨霧、沙塵造成的耦合噪聲，通過回波脈沖寬度、峰值強度特征判別，區分氣象粒子雜波與云層粒子有效回波，實現噪聲精準剝離。

　　實測結果表明，該降噪處理技術可有效抑制復雜氣象下的各類耦合噪聲，顯著提升手持激光測云儀回波信號信噪比，完好保留薄云、碎云的微弱回波特征，大幅減少數據誤判與探測失效情況。該技術運算量小、適配性強，契合手持設備低功耗、實時性的運行要求，無需硬件改造即可適配各類國產化手持測云設備，有效提升設備全天候、復雜環境下的云層探測可靠性，為機動精細化氣象探測提供有力技術支撐。