[發(fā)明專(zhuān)利]多參數(shù)模擬氣象雷達(dá)回波發(fā)生裝置及發(fā)生方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310008448.3
• 申請(qǐng)日: 2013-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103048651A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何建新;史朝;唐順仙;李學(xué)華;張福貴;王旭
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 成都信息工程學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G01S7/40
• 分類(lèi)號(hào): G01S7/40;G01S13/95
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 劉黎明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多參數(shù)模擬氣象雷達(dá)回波發(fā)生裝置及發(fā)生方法，尤其涉及一種可產(chǎn)生各種體制下的氣象雷達(dá)模擬回波的多參數(shù)模擬氣象雷達(dá)回波發(fā)生裝置及發(fā)生方法。

背景技術(shù)

天氣雷達(dá)對(duì)氣象目標(biāo)反射的回波中含有十分重要的氣象要素信息，是監(jiān)測(cè)短臨災(zāi)害性天氣過(guò)程的主要設(shè)備，在氣象防災(zāi)減災(zāi)過(guò)程中發(fā)揮重要作用。當(dāng)前世界各國(guó)天氣雷達(dá)發(fā)展迅速，在雷達(dá)工程實(shí)踐或科學(xué)研究過(guò)程中迫切期望出現(xiàn)一種能夠模擬氣象雷達(dá)回波的發(fā)生裝置，即模擬氣象雷達(dá)回波發(fā)生裝置，用于在脫離雷達(dá)系統(tǒng)的情況下通過(guò)模擬或仿真生成符合氣象目標(biāo)特征的信號(hào)。這對(duì)于氣象雷達(dá)測(cè)試、維護(hù)與故障診斷具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，以及在一些預(yù)研項(xiàng)目中，通過(guò)回波模擬可以對(duì)研究方案進(jìn)行初步測(cè)試與論證，從而避免過(guò)早在硬件系統(tǒng)上的高額經(jīng)費(fèi)投入。例如：在星載天氣雷達(dá)或機(jī)載天氣雷達(dá)等系統(tǒng)的研制。

目前市場(chǎng)上的氣象目標(biāo)雷達(dá)反射模擬信號(hào)發(fā)生裝置主要有軍用雷達(dá)回波模擬器和通用雷達(dá)測(cè)試儀表，也建立有氣象回波譜特征模型。

軍用情報(bào)雷達(dá)目標(biāo)模擬器依據(jù)雷達(dá)體制差異而不同，但總體上軍用情報(bào)雷達(dá)目標(biāo)模擬器關(guān)注對(duì)象主要是點(diǎn)目標(biāo)或多批次目標(biāo)，例如飛機(jī)、導(dǎo)彈等。在觀測(cè)目標(biāo)特性方面，軍用情報(bào)雷達(dá)與天氣雷達(dá)明顯不同。例如：李淑華等提出的“全相參雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)模擬方法及裝置”描述了在無(wú)微波源條件下如何模擬動(dòng)目標(biāo)信息。盡管一些軍用情報(bào)雷達(dá)目標(biāo)模擬器建立仿真環(huán)境過(guò)程中會(huì)考慮引入氣象目標(biāo)，但氣象目標(biāo)僅作為其觀測(cè)目標(biāo)以外的雜波而存在，模型中僅考慮建立了氣象回波的一些共性，如彌散性、慢動(dòng)性等特征，缺少對(duì)氣象回波的細(xì)致刻畫(huà)與區(qū)分，例如：缺少降水類(lèi)型、強(qiáng)度、流場(chǎng)結(jié)構(gòu)以及發(fā)展變化等內(nèi)容，因而，無(wú)法解決天氣雷達(dá)回波模擬的真實(shí)性問(wèn)題。一些被稱(chēng)為通用型雷達(dá)目標(biāo)模擬器則僅能夠模擬雷達(dá)目標(biāo)最基本的參數(shù)，如距離、高度、速度、方位、航跡等信息，這與真正實(shí)現(xiàn)氣象目標(biāo)特性模擬的差距明顯，例如：徐自明提出的“一種多普勒雷達(dá)回波模擬裝置及其實(shí)現(xiàn)方法”描述了產(chǎn)生四波束的速度、延遲、衰減等回波信息模擬方法，該方法未涉及氣象目標(biāo)特征的回波模擬方法。且通用型雷達(dá)目標(biāo)模擬器頻段往往集中于視頻或基帶層面，缺少實(shí)現(xiàn)射頻段的回波模擬的能力。另外，軍用雷達(dá)目標(biāo)模擬器受限于安全保密等要求，無(wú)法市場(chǎng)化，解決不了天氣雷達(dá)回波模擬器的市場(chǎng)化需求。

通用雷達(dá)測(cè)試儀表是對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)、模塊或板卡進(jìn)行測(cè)試與維護(hù)的基礎(chǔ)設(shè)備，目前，知名儀表廠商，如安捷倫、羅德施瓦茨等，已經(jīng)建立相對(duì)完整的雷達(dá)信號(hào)模擬的硬件平臺(tái)方案，由任意波發(fā)生器、矢量信號(hào)源，與計(jì)算波形編輯軟件等模塊組成。但該解決方案僅僅提供了產(chǎn)生回波信號(hào)的硬件平臺(tái)，缺少氣象目標(biāo)特性的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，且關(guān)鍵知識(shí)產(chǎn)權(quán)被境外公司所掌握，成本造價(jià)十分昂貴。

當(dāng)前，一些從事雷達(dá)氣象的科研人員建立了相參脈沖體制的天氣雷達(dá)氣象回波譜特征模型，基于高斯譜特征模型仿真基帶同相與正交數(shù)據(jù)。該類(lèi)模型多數(shù)用于建立同相/正交（I/Q）模擬數(shù)據(jù)，但是鮮有上變頻至中頻，甚至射頻段的回波模擬器。同時(shí)未見(jiàn)其他體制天氣雷達(dá)的回波模擬模型，如：脈沖壓縮體制、雙偏振體制等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種可產(chǎn)生各種體制下的氣象雷達(dá)模擬回波的多參數(shù)模擬氣象雷達(dá)回波發(fā)生裝置及發(fā)生方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

本發(fā)明所述多參數(shù)模擬氣象雷達(dá)回波發(fā)生裝置，包括工控機(jī)、上變頻模塊和雷達(dá)狀態(tài)環(huán)境模擬單元，所述工控機(jī)內(nèi)設(shè)置有氣象參數(shù)庫(kù)、實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的控制模塊、基于高斯譜自動(dòng)適應(yīng)擬合算法的I/Q數(shù)據(jù)生成模塊和基于PCI接口的FPGA處理卡，所述I/Q數(shù)據(jù)生成模塊的信號(hào)輸出端和所述控制模塊的信號(hào)輸出端分別與所述FPGA處理卡的信號(hào)輸入端連接，所述上變頻模塊的信號(hào)輸入端和所述雷達(dá)狀態(tài)環(huán)境模擬單元的信號(hào)輸入端分別與所述FPGA處理卡的信號(hào)輸出端連接。