【技术实现步骤摘要】
一种基于非相干散射雷达的流星探测方法
本专利技术属于空间环境探测领域，特别涉及该领域中的一种基于非相干散射雷达的80km-160km流星探测方法。
技术介绍
来自星际空间的复合颗粒状物质，在进入地球大气层(一般为160km以下)时会与周边的大气分子发生剧烈摩擦，产生大量的热、光及电离现象，从而形成流星事件。流星包括前端高速运动的流星体(产生流星头回波)以及后端的长薄抛物面状的电离气体(产生流星余迹回波)。McKinley在“MeteorScienceandEngineering”一书中介绍了一种利用VHF(VeryHighFrequency)频段流星雷达观测流星余迹的方法，其基本原理是通过接收流星余迹对入射电磁波的菲涅尔散射回波完成对流星的观测。这种方法的不足之处在于对测量角十分敏感，对于单站式雷达，流星余迹与雷达波束必须近似正交才能保证后向散射回波能够被测量到；而且由于流星雷达只能检测到初始直径小于或等于雷达波长的流星余迹，而流星余迹的初始直径会随高度的上升而增加。有研究指出VHF流星雷达实际只能够检测出其理论探测数量3....
【技术保护点】
1.一种基于非相干散射雷达的流星探测方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将原始基带正交两路采样数据一分为二，一路作为流星头事件检测的输入数据，一路作为流星余迹事件检测的输入数据，两个事件检测作为独立步骤并行运行；/n(2)流星事件检测：/n(21)流星头事件检测：/n流星体相对测站的运动表现为距离随时间变化的二阶减速运动，流星运动公式如下：/n
【技术特征摘要】
1.一种基于非相干散射雷达的流星探测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将原始基带正交两路采样数据一分为二，一路作为流星头事件检测的输入数据，一路作为流星余迹事件检测的输入数据，两个事件检测作为独立步骤并行运行；
(2)流星事件检测：
(21)流星头事件检测：
流星体相对测站的运动表现为距离随时间变化的二阶减速运动，流星运动公式如下：
式(1)中r0代表目标的起始距离，v为目标的径向速度，而a则为目标的径向加速度，最右项为扰动项，在流星高速运动中的影响可忽略不计，流星的相干回波可以如下表示：
式(2)中j代表虚数，Tp为雷达脉冲重复周期，A(t)表示流星在接收机端的回波电压值，fd为流星体的多普勒频移，若雷达波长为0.6m，其多普勒频移在数十至数百kHz之间，最右一项为流星体在不同雷达重复周期中的初始相位；
将式(2)表示的M个IPP的N个脉冲采样按顺序排列并补零，并假设流星体在穿过雷达脉冲时的散射功率为恒定值，那么式(2)可改写成以下的离散形式：
其中，ωd与ωa分别代表归一化后的多普勒相位偏移和相位漂移，分别对应径向速度和径向减速度，P为相邻IPP之间的采样点数，对式(3)做FFT变换后可得到积累后的功率谱，功率谱的峰值对应流星回波能量在对应频率下的汇聚，该过程表示如下：
如果式(4)中的最大值argmax(·)大于判决门限，则认为检测出一次流星头事件，判决门限根据噪声统计设置为噪声平均功率谱密度的6—10倍，其中的计算公式为
(22)流星余迹检测：
从后检测滤波得到的原始回波采样值计算各高度区间上的时延剖面矩阵，接着根据该矩阵计算回波信号在各高度区域上的自相关函数，离散信号自相关函数的计算方法如下：
将计算得到的自相关函数进行积累，再用模糊函数进行修正，可以得到等离子体在不同高度区域上的自相关函数，最后再对其进行快速傅立叶变换即可得到等离子体的功率谱；时间分辨率设为2分钟，高度分辨率为4km，从等离子体功率剖面可计算得到电子浓度和离子成分，并且可以推算出中性大气风速，若80km至160km区域出现电子密度高于电离层电子密度2倍的薄层，且持续一定的时间，则认为检测到流星余迹；
(3)流星参数提取：
(31)若在步骤(21)中检测到流星头事件：
流星体的径向速度可从功率谱的最大值所对应的频率计算而来，计算方法为Vr＝-fd·λ/2，其中fd为流星体的频移；
根据得到的多普勒频移并结合发射码型，可近似给出接收信号的时域形式：
H(t)＝Aψ(t)[cos(2fd·t)+isin(2fd·t)](6)
上式中ψ(t)指代发射码型，将H(t)...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨嵩，丁宗华，代连东，唐志美，许正文，吴健，
申请(专利权)人：中国电波传播研究所中国电子科技集团公司第二十二研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37
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