[發明專利]一種全數字陣列相控陣天氣雷達的強度定標方法

有效

• 申請號: 201410647392.0
• 申請日: 2014-11-15
• 公開（公告）號: CN104360329A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 汪旭東;卞真穩;劉琦
• 申請（專利權）人: 安徽四創電子股份有限公司
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S13/95
• 代理公司: 合肥金安專利事務所 34114
• 代理人: 吳娜

技術領域

本發明涉及相控陣天氣雷達技術領域，尤其是一種全數字陣列相控陣天氣雷達的強度定標方法。

背景技術

在人們探測自己賴以生存的地球大氣的各種方式中，天氣雷達占有十分重要的地位，相對于其它探測手段，天氣雷達具有高的時空分辨率，能夠及時準確的對災害性天氣進行探測，特別是在中小尺度災害性天氣監測和短時天氣預報等方面是十分有效的觀測工具。

我國目前已經布網的新一代天氣雷達大大提高了對災害性天氣的監測和預警能力，能夠定量探測降雨回波強度、徑向速度、速度譜寬等信息，以其高時空分辨率、及時準確的遙感探測能力成為災害性天氣，特別是中尺度災害性天氣監測預警等方面極為有效的工具。但是由于對流天氣現象的變化是很快的，對流單體的發展時間尺度有些時候就幾分鐘到十幾分鐘，尤其對于風暴等強對流單體，幾分鐘單體情況就可能發生很大的變化。目前多普勒氣象雷達還有待提高實現對小尺度，時間持續短變化快而造成較大危害的天氣現象進行有效觀測，其主要原因是雷達探測周期長、雷達探測時間分辨率低。

我國目前有關的相控陣天氣雷達的研究尚處于起步階段。由于相控陣雷達的掃描體制和和信號處理的方法不同于常規雷達，傳統的氣象雷達定標方法對其已不再適用，急需研制出針對相控陣天氣雷達進行強度定標的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種定標精度高、簡單實用、貼合工程實際、易于推廣的全數字陣列相控陣天氣雷達的強度定標方法。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：一種全數字陣列相控陣天氣雷達的強度定標方法，該方法包括下列順序的步驟：

（1）雷達監控終端控制校正分機發出模目信號，模目信號經校正網絡、數字陣列模塊到信號處理機處理后發送至產品終端，產品終端計算實際脈壓得益G_p；

（2）雷達監控終端控制校正分機發出多個回波功率值固定且依次逐步衰減的線性調頻模目信號，經校正網絡、數字陣列模塊到信號處理機處理后分別生成回波信號強度值和譜處理信號強度值經網絡發送至產品終端，產品終端將各個回波功率值及其相對應的信號強度值、譜處理信號強度值記錄為強度定標測試記錄表，并通過最小二乘法將該表擬合生成強度曲線y_DVIP和譜處理強度曲線y_FFT；

（3）在雷達正常工作時，雷達天線接收回波信號，經饋線網絡送給數字陣列模塊轉化為數字I/Q數據后，送信號處理機處理，生成回波信號強度值、譜處理信號強度值至產品終端，產品終端根據生成回波信號強度值和強度曲線y_DVIP反算出回波功率P_r,產品終端根據譜處理信號強度值、譜處理強度曲線y_FFT反算出回波功率P_r；

（4）將得到的回波功率P_r的值代入改進的雷達氣象方程中，得出雷達反射率因子dBZ的值。

所述實際脈壓得益G_p的計算公式為：G_p=S_nb-S_nf，其中，S_nf?為脈壓前信噪比，即數字I/Q信號經信號處理機脈沖壓縮前的信噪比；S_nb為脈壓后信噪比，即數字I/Q信號經信號處理機脈沖壓縮后且經FFT變換前、IIR濾波前的信噪比。

所述強度曲線y_DVIP的線性關系式為：y_DVIP?=?a₁*????????????????????????????????????????????????+?b₁，所述譜處理強度曲線y_FFT的線性關系式為：y_FFT=a₂*+?b₂；依據最小二乘法確定上述兩個線性關系式的系數a₁、b₁、a₂和b₂，求解公式為：

其中，x_i代表輸入強度定標測試記錄表中的多個回波功率值，y_i代表與輸入的多個回波功率值對應的實測強度值，n為回波功率值的個數。

所述改進的雷達氣象方程為：