一种分布式流星雷达系统及其探测方法技术方案

本发明专利技术涉及雷达探测领域，公开了一种分布式流星雷达系统及其探测方法，其技术方案要点是包括数据处理中心、至少一个发射站、至少两个接收站，所述发射站和所述接收站时间同步；所述发射站用于向所述数据处理中心发送发射参数，用于向空中辐射发射功率信号；所述接收站用于接收从所述发射站辐射发射的功率信号遇到流星后反射的回波信号，用于所述数据处理中心发送所述回波信号；所述数据处理中心用于根据所述发射参数和所述回波信号处理计算，能够实现时间和空间的同步作业，具备覆盖范围广、检测流行数量多、提供时空分辨力以及数据可信度高的优点。可信度高的优点。可信度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式流星雷达系统及其探测方法


[0001]本专利技术涉及雷达探测领域，更具体地说，它涉及一种分布式流星雷达系统及其探测方法。

技术介绍

[0002]电离层是地球上空五、六十公里到一、两千公里高度范围的部分电离等离子体区域，是日地空间环境中与人类活动最为密切的关键层次，对无线电通讯、卫星导航和定位、载人航天等具有重要影响。每天都有超过100吨的太阳粉尘和颗粒物以流星形式进入地球大气层。当流星进入地球大气层时，一般在70至110km的高度燃烧，它们产生的等离子体尾迹能够反射电磁波。在高层大气中每条尾迹随风飘动。地面雷达每天可以检测到上万个这样的尾迹。如果雷达测量到余迹位置，确定由于风引起的余迹运动的径向速度，则由多个流星的信息进行组合可以推断70～110km高度区域的风速和方向。随着流星雷达观测研究的发展, 根据流星余迹随背景大气风场一起运动并扩散等特性, 可获得70km～110km高度范围的高层大气风场等空间环境参量，逐渐成为空间环境监测和空间物理观测研究的一种重要手段。
[0003]在20世纪90年代中期以前，流星雷达观测一般均采用窄波束雷达，测量穿过窄波束的流星体形成的电离余迹, 获得该区域的空间环境参量，这种雷达体制每个时刻只能探测波束内的流星回波, 因此得到的流星回波数目较少。近十几年来, 随着空间环境观测的需要, 以及微电子和计算机技术的发展, 一种全天空流星测风雷达观测技术发展起来并逐渐成熟，与窄波束流星雷达观测技术相比，全天空流星雷达采用宽波束发射，全向接收天线空间布点干涉测量，即通过天线间相位差来确定流星信号的到达方向，这种新的流星雷达体制具有探测流星数多，设备相对简易, 发射功率较低,天线场地小，维持费用低，非常适合长期观测等优点，已越来越受到人们的重视。目前, 世界上已有几十台各类流星雷达在运行。
[0004]现有的单站流星雷达采用干涉处理算法，主要获取的偏离天顶40~60
°
的流星余迹，由于需要统计一定高度上的多个独立流星轨迹位置和速度，因此时间分辨力一般是30
‑
60分钟。提高单位时间内检测的流星数量以缩短时间分辨力，是流星雷达技术发展的方向。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种分布式流星雷达系统及其探测方法，能够实现时间和空间的同步作业，具备覆盖范围广、检测流行数量多、提供时空分辨力以及数据可信度高的优点。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种分布式流星雷达系统，包括数据处理中心、至少一个发射站、至少两个接收站，所述发射站和所述接收站时间同步；所述发射站用于向所述数据处理中心发送发射参数，用于向空中辐射发射功率信
号；所述接收站用于接收从所述发射站辐射发射的功率信号遇到流星后反射的回波信号，用于所述数据处理中心发送所述回波信号；所述数据处理中心用于根据所述发射参数和所述回波信号处理计算。
[0007]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述发射站包括对应连接的信号处理模块、发射模块以及发射天线，所述信号处理模块用于将发射模块的工作状态和发射参数发送给数据处理中心，在接收数据处理中心的控制命令后产生控制发射模块的控制信号；所述发射模块用于根据控制信号，产生发射功率信号并发送到发射天线；所述发射天线用于向空中辐射发射功率信号。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述接收站包括对应连接的接收天线、接收模块、信号/数据处理模块，所述接收天线用于接收从发射天线辐射发射的功率信号遇到流星后反射的回波信号，所述接收模块用于接收从接收天线发出的回波信号并发给信号/数据处理模块，所述信号/数据处理模块用于将接收模块的工作状态和回波信号发送给数据处理中心。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述发射站和所述接收站均设置有时间同步模块和通信模块，所述时间同步模块用于完成所述发射站和所述接收站的时间同步；通信模块用于发射站、接收站以及数据处理中心之间的通信。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述数据处理中心包括对应连接的监控单元、数据处理平台，所述监控单元用于所述发射站、所述接收站与所述数据处理中心之间的通信，所述数据处理平台用于数据计算、存储和分发。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案，雷达站包括一个发射站和一个接收站，构成一台单站流星雷达，单站流星雷达之间采用码分/频分的方式协同工作。
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案，相邻的所述雷达站之间的距离为5
‑
80千米。
[0013]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述发射天线为交叉折叠偶极子天线，所述接收天线为至少5个交叉折叠偶极子天线，接收天线的每个交叉折叠偶极子天线都分别接入接收模块的接收通道中。
[0014]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述发射站和所述接收站之间的时间同步模块通过GPS或北斗控制的本地振荡器对所有雷达站的系统时序、频率和时钟进行同步。
[0015]一种分布式流星雷达探测方法，包括以下步骤：数据处理中心生成控制命令发给发射站；发射站响应控制命令向空中辐射发出发射功率信号并将发射参数发送给数据处理中心；发射站发射功率信号后，接收站同步接收功率信号遇到流星后反射的回波信号；接收站接收到回波信号后，将回波信号转发到数据处理中心；数据处理中心根据发射参数和回波信号进行处理计算。
[0016]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：发射站可以与接收站在同一站址，也可以分置在不同站址，可以实现时间和空间的同步作业，多站协同探测，能够提高雷达探测的空间覆盖范围，增加单位时间内检测到的流星数量，最终达到提高时空分辨力、提高数据可信度的目标，真实揭示空间尺度小、变化快的小尺度空间环境精细化结构的问题。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的一种分布式流星雷达系统的一发多收的系统架构图；图2为本专利技术的一种分布式流星雷达系统的多雷达协同探测系统架构图；图3为本专利技术的一种分布式流星雷达系统的单台收发流星雷达组成架构图。
具体实施方式
[0018]以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。
[0019]本专利技术提供一种分布式流星雷达系统，包括数据处理中心、至少一个发射站、至少两个接收站，发射站和接收站时间同步；发射站用于向数据处理中心发送发射参数，用于向空中辐射发射功率信号；接收站用于接收从发射站辐射发射的功率信号遇到流星后反射的回波信号，用于数据处理中心发送回波信号；数据处理中心用于根据发射参数和回波信号处理计算。
[0020]具体的，发射站包括对应连接的信号处理模块、发射模块以及发射天线；信号处理模块用于将发射模块的工作状态和发射参数发送给数据处理中心，在接收数据处理中心的控制命令后产生控制发射模块的控制信号；发射模块用于根据控制信号，产生发射功率信号并发送到发射天线；发射天线用于向空中辐射发射功率信号。
[0021]具体的，接收站包括对应连接的接收天线、接收模块、信号/数据处理模块；接收天线用于接收从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式流星雷达系统，其特征是：包括数据处理中心、至少一个发射站、至少两个接收站，所述发射站和所述接收站时间同步；所述发射站用于向所述数据处理中心发送发射参数，用于向空中辐射发射功率信号；所述接收站用于接收从所述发射站辐射发射的功率信号遇到流星后反射的回波信号，用于所述数据处理中心发送所述回波信号；所述数据处理中心用于根据所述发射参数和所述回波信号处理计算。2.根据权利要求1所述的一种分布式流星雷达系统，其特征是：所述发射站包括对应连接的信号处理模块、发射模块以及发射天线，所述信号处理模块用于将发射模块的工作状态和发射参数发送给数据处理中心，在接收数据处理中心的控制命令后产生控制发射模块的控制信号；所述发射模块用于根据控制信号，产生发射功率信号并发送到发射天线；所述发射天线用于向空中辐射发射功率信号。3.根据权利要求2所述的一种分布式流星雷达系统，其特征是：所述接收站包括对应连接的接收天线、接收模块、信号/数据处理模块，所述接收天线用于接收从发射天线辐射发射的功率信号遇到流星后反射的回波信号，所述接收模块用于接收从接收天线发出的回波信号并发给信号/数据处理模块，所述信号/数据处理模块用于将接收模块的工作状态和回波信号发送给数据处理中心。4.根据权利要求3所述的一种分布式流星雷达系统，其特征是：所述发射站和所述接收站均设置有时间同步模块和通信模块，所述时间同步模块用于完成所述发射站和所述接收站的时间同步；通信模块用于发射站、接收站以及数据处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忱，陈虎，肖齐，王晓，鲁孙春，严勇，赵永敬，
申请(专利权)人：南京恩瑞特实业有限公司，
类型：发明
国别省市：