一种机载气象雷达复合波形数据库及气象探测方法技术

本发明专利技术提供了一种机载气象雷达复合探测波形数据库，所述波形数据库包括单PRF相参波形数据子库、双PRF相参波形数据子库以及单PRF跳频波形数据子库。该探测波形数据库，优化了多扫描模式下不同俯仰层的气象探测波形，并且基于该数据库的雷达气象探测方法即可提升高空弱反射率气象目标的探测能力，又可精确估计气象目标速度、谱宽等信息，雷达利用气象目标的强度、速度及谱宽等反映气象特性的信息来辅助实现气象威胁性分析，并预测危险气象目标的发展趋势及运动特性，提升雷达对气象目标的探测性能及精确告警能力。测性能及精确告警能力。测性能及精确告警能力。

【技术实现步骤摘要】
一种机载气象雷达复合波形数据库及气象探测方法


[0001]本专利技术属于机载气象雷达
，具体涉及一种机载气象雷达复合波形数据库及气象探测方法。

技术介绍

[0002]机载气象雷达探测并显示飞机航路前方的气象目标情况，飞行员据此规划航路，确保飞行安全。因此，气象雷达显示的信息量和准确度直接影响到飞行员的观察与判断。
[0003]目前，机载气象雷达仅能提供气象的强度信息，但是气象反射率强度并不是评判气象对飞行安全威胁程度的唯一标准。通过分析气象目标特性可知，不同类型的气象目标表现出不同的速度特性，如对飞行安全影响严重的对流云内部气流活动剧烈且复杂，而非对流云内部气流活动较单一，因此，根据气象目标内部的气流运动情况可以辅助判断/评估气象目标对飞行安全的威胁程度，同时环境风速对气象目标的跟踪和预测有着非常显著的优势。
[0004]现有机载气象雷达采用1个气象脉冲和4个相参的湍流脉冲相结合的复合波形，可粗略实现湍流谱宽的估计，但由于脉冲数少及信噪比低的影响，使得速度估计精度差且还存在速度模糊的情况，严重制约了气象目标的速度估计性能。
[0005]因此，需要提供一种既不影响雷达现有气象探测能力，又可实现对气象目标速度较高精度的检测与估计方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有波形不具备对气象目标速度的估计能力，在已有技术基础上提出一种新的复合探测波形设计及使用方法，在不影响气象探测性能的同时，能够得到气象目标较为精确的速度和谱宽信息，可有效提升湍流探测能力和对威胁气象目标的评估能力，提升飞行安全。
[0007]本专利技术的目的在于，提供一种机载气象雷达复合探测波形数据库，所述波形数据库包括单PRF相参波形数据子库、双PRF相参波形数据子库以及单PRF跳频波形数据子库。
[0008]本专利技术所提供的机载气象雷达复合探测波形数据库，还具有这样的特征，所述数据库中包括脉冲重复周期和脉冲数，则，所述单PRF相参波形数据子库表示为：
[0009]SPRI
Data
＝[PRI
1 PRI
2 ... PRI
M
][0010]Na
SPRF
＝[Na
1 Na
2 ... Na
M
]，
[0011]其中，SPRI
Data
∈[0.1 1]ms；SPRI
Data
中的数据按照从小到大的顺序排列；
[0012]PRI
m
＝SPRI
Data
(m),m＝1,2,...,M，M(M≥1)为单PRF相参波形库中波形个数；
[0013]Na
SPRF
∈[1 512]，Na
m
＝Na
SPRF
(m)为第m个波形对应的脉冲积累数；
[0014]所述双PRF相参波形数据子库表示为：
[0015][0016]Na
DPRF
＝[Na
1 Na
2 ... Na
N
][0017]其中，DPRI
Data
∈[0.3 2]ms；PRI
Data
中的数据按照从小到大的顺序排列；
[0018]DPRI
n
＝DPRI
Data
(n,:)＝[PRI
n1 PRI
n2
],n＝1,2,...,N，N(N≥1)为双PRF相参波形库中组合波形的个数；
[0019]Na
DPRF
∈[1512]，Na
n
＝Na
DPRF
(n)为第n个波形组合对应的脉冲积累数；
[0020]所述单PRF跳频波形数据子库表示为：
[0021]PRI
Data
＝[PRI
1 PRI
2 ... PRI
K
][0022]Na
PRF
＝[Na
1 Na
2 ... Na
K
][0023]其中，PRI
Data
∈[1 5]ms；PRI
Data
中的数据按照从小到大的顺序排列；PRI
k
＝PRI
Data
(k),k＝1,2,...,K，K(K≥1)为单PRF跳频波形库中波形个数，K≥1；
[0024]Na
PRF
∈[1 128]，Na
k
＝Na
PRF
(k)为第k个波形对应的脉冲积累数。
[0025]本专利技术的另一目的在于，提供一种基于前述任一项所述的波形数据库的一种机载气象雷达气象探测方法，所述方法包括如下步骤：
[0026]S1：设定探测模式；
[0027]S2：从波形数据库中选择探测波形；
[0028]S3：对S2获取的波形对应的雷达接收回波进行处理，获取气象目标的强度、速度以及谱宽信息；
[0029]S4：根据S3获取的气象目标的强度、速度以及谱宽信息判断气象目标对飞行安全的威胁程度。
[0030]本专利技术所提供的机载气象雷达气象探测方法，还具有这样的特征，所述探测模式包括俯仰扫描层数N
layer
(N
layer
≥1)、方位扫描范围Az
scan
(Az
scan
≥0
°
)以及各扫描层对应俯仰角
[0031]本专利技术所提供的机载气象雷达气象探测方法，还具有这样的特征，所述S2中对于第n(n≤N
layer
)个俯仰层，选择步骤如下：
[0032]S2.1：根据载机飞行高度、俯仰角和波束宽度，判断波束是否搭地，若搭地则进行S2.2，若不搭地，则进行S2.3：
[0033]S2.2：计算波束最远搭地距离R
groud
：
[0034][0035]S2.3：计算波束中心达到H
max
高度时对应的距离R
beamcenter
：
[0036][0037]S2.4：根据S2.2和S2.3所分别计算的距离值，在波形数据库中选择相应的波形，
[0038]其中，Re为地球等效半径，H
Plane
为载机高度，φ
3dB
为俯仰波束宽度，φ
n
为波束指向角，向上为正，H
max
为气象目标发展高度，H
max
∈[10 15]km。
[0039]本专利技术所提供的机载气象雷达气象探测方法，还具有这样的特征，所述S2.4中，定义距离阈值R
Threshold
＝[R
1 R2]，R
l
＝R
Threshold
(l),l＝1,2分别表示三种不同波形对应的判定距离，则：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机载气象雷达复合探测波形数据库，其特征在于，所述波形数据库包括单PRF相参波形数据子库、双PRF相参波形数据子库以及单PRF跳频波形数据子库。2.根据权利要求1所述的机载气象雷达复合探测波形数据库，其特征在于，所述数据库中包括脉冲重复周期和脉冲数，则，所述单PRF相参波形数据子库表示为：SPRI
Data
＝[PRI
1 PRI
2 ... PRI
M
]Na
SPRF
＝[Na
1 Na
2 ... Na
M
]，其中，SPRI
Data
∈[0.1 1]ms；SPRI
Data
中的数据按照从小到大的顺序排列；PRI
m
＝SPRI
Data
(m),m＝1,2,...,M，M(M≥1)为单PRF相参波形库中波形个数；Na
SPRF
∈[1 512]，Na
m
＝Na
SPRF
(m)为第m个波形对应的脉冲积累数；所述双PRF相参波形数据子库表示为：Na
DPRF
＝[Na
1 Na
2 ... Na
N
]其中，DPRI
Data
∈[0.3 2]ms；PRI
Data
中的数据按照从小到大的顺序排列；DPRI
n
＝DPRI
Data
(n,:)＝[PRI
n1 PRI
n2
],n＝1,2,...,N，N(N≥1)为双PRF相参波形库中组合波形的个数；Na
DPRF
∈[1 512]，Na
n
＝Na
DPRF
(n)为第n个波形组合对应的脉冲积累数；所述单PRF跳频波形数据子库表示为：PRI
Data
＝[PRI
1 PRI
2 ... PRI
K
]Na
PRF
＝[Na
1 Na
2 ... Na
K
]其中，PRI
Data
∈[1 5]ms；PRI
Data
中的数据按照从小到大的顺序排列；PRI
k
＝PRI
Data
(k),k＝1,2,...,K，K(K≥1)为单PRF跳频波形库中波形个数，K≥1；Na
PRF
∈[1 128]，Na
k
＝Na
PRF
(k)为第k个波形对应的脉冲积累数。3.基于权利要求1
‑
2任一项所述的波形数据库的一种机载气象雷达气象探测方法，其特征在于，所述方法包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：严忠平，陈娟，周晔，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：