[發明專利]一種全固態毫米波云雷達標定探測系統及方法

在審

• 申請號: 201410698554.3
• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN104459649A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 周亭亭;魏艷強;馮凱;王志銳
• 申請（專利權）人: 北京無線電測量研究所
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S13/95
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及雷達技術領域，尤其涉及一種全固態毫米波云雷達標定探測系統及方法。

背景技術

全固態毫米波測云雷達主要用于云、霧、弱降水等目標的探測，利用小粒子對電磁波的散射作用，連續測量站點上空氣象目標的回波信號，獲取高時空分辨率的氣象目標信息，具有全方位、全天候的觀測能力，廣泛應用于大氣科學研究、人工影響天氣、云自動化觀測、機場氣象保障、軍事氣象保障等方面和領域。

原有的全固態毫米波測云雷達采用的是同一工作周期內單個工作波形的設計，因此在同一工作周期內不能同時進行系統在線標定和氣象目標探測，只能采用離線標定的方式對系統工作狀態進行標定，這不能滿足雷達長時間連續工作時對系統狀態定量監測和標定的要求。此外，采用同一工作周期內單個工作波形的設計方法，當采用單脈沖時，雷達的探測威力受限，無法探測到高空的氣象目標；當采用線性調頻脈沖時，雷達的探測威力有所提高，但同時帶來低空距離盲區較大的問題，無法同時兼顧探測威力與低空距離盲區。這種單一的觀測方法損失了空間上的氣象目標信息，對于變化較快的云、弱降水等氣象目標，無法及時準確地獲取其全部信息，造成氣象數據獲取率降低，數據質量下降，不能充分滿足氣象研究、氣象保障等應用需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種全固態毫米波云雷達標定探測系統及方法，解決原有毫米波云雷達標定頻次低、觀測方法單一、數據缺失、觀測效率不高的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種全固態毫米波云雷達標定探測系統，包括控制模塊、信號產生模塊、毫米波接收模塊、全固態發射機、天饋分系統、信號處理分系統和主控模塊；

所述控制模塊，其用于產生控制信號，控制信號產生模塊按設定時序產生所需信號；

所述信號產生模塊，其用于根據控制信號在同一周期內按設定時序產生一個測試信號和兩個發射激勵信號，并將測試信號發送給毫米波接收模塊，將兩個發射激勵信號發送給全固態發射機；

所述毫米波接收模塊，其用于對接收的測試信號進行放大、下變頻處理，將處理后的測試信號發送給信號處理分系統；還用于對天饋分系統接收的回波信號進行放大、下變頻處理，將處理后的目標探測回波信號發送給信號處理分系統；

所述全固態發射機，其用于根據兩個發射激勵信號產生探測信號經天饋分系統輻射至空間中，發射信號遇到氣象目標后產生目標探測回波信號，經天饋分系統接收發送給毫米波接收模塊；

所述信號處理分系統，其用于對毫米波接收模塊發送的測試信號和目標探測回波信號進行處理，得到接收機實時標定數據和探測目標回波強度數據，并發送給主控模塊；

所述主控模塊，其用于對接收的信號處理結果進行顯示和記錄。

本發明的有益效果是：本發明采用控制模塊、信號產生模塊、毫米波接收模塊設計了一個測試信號，能夠實現對接收機增益、噪聲系數的實時在線標定；在同一周期內產生測試信號及發射激勵信號，且兩個發射激勵脈沖交替工作，可在提高雷達探測威力的同時，實現低空補盲。采用實時標定的雷達探測的數據完整，標定結果準確，保證了對云、霧、弱降水等氣象目標長時間連續觀測的應用需求。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，一個周期內產生一個測試信號和兩個發射激勵信號，所述測試信號為單脈沖形式，脈沖寬度為1μs；所述兩個發射激勵信號分別為第一發射激勵脈沖和第二發射激勵脈沖，第一發射激勵脈沖為單脈沖形式，脈沖寬度為0.3μs，第二個發射激勵脈沖為線性調頻寬脈沖形式，脈沖寬度為12μs。

采用上述進一步方案的有益效果：一個測試信號和兩個發射激勵信號工作在一個周期內，測試波形可實現接收機增益、噪聲系數的實時測試；探測信號實現目標探測，實現了實時標定與雷達工作的同時進行，提高了工作效率。

進一步，所述第一發射激勵脈沖用于探測30米至5.4公里范圍內的氣象目標，所述第二發射激勵脈沖用于探測1.8公里至15公里范圍內的氣象目標。

采用上述進一步方案的有益效果：兩個工作波形(發射激勵脈沖產生的探測信號)，可兼顧低空補盲和探測威力，在一個工作周期內實現全探測高度范圍內的氣象目標探測。

進一步，所述信號處理分系統對測試信號進行實時采樣，計算得出接收機噪聲系數和測試信號幅度值，并推導得出接收機增益。

進一步所述信號處理分系統對兩個發射激勵脈沖的回波信號分別進行處理，得到回波強度數據，并對重合高度內的數據進行融合，實現低空補盲。