[發(fā)明專利]針對分布式軟目標(biāo)的掃描雷達(dá)多普勒速度修正方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810742740.0
• 申請日: 2018-07-09
• 公開（公告）號: CN109001707B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李健兵;高航;王雪松;龐晨
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 長沙國科天河知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發(fā)明屬于雷達(dá)探測技術(shù)領(lǐng)域，涉及分布式軟目標(biāo)速度場探測中掃描雷達(dá)得到的多普勒速度的修正方法及應(yīng)用。該方法包括以下步驟：(S1)掃描雷達(dá)掃描獲取分布式軟目標(biāo)上各位置點(diǎn)的多普勒速度，估計(jì)分布式軟目標(biāo)上各位置點(diǎn)在雷達(dá)掃描平面上的平面速度；(S2)依據(jù)各位置點(diǎn)的平面速度、多普勒速度，根據(jù)物質(zhì)導(dǎo)數(shù)，估計(jì)分布式軟目標(biāo)上各位置點(diǎn)的加速度；(S3)根據(jù)速度修正公式，對分布式軟目標(biāo)上各位置點(diǎn)速度進(jìn)行修正。本發(fā)明還提供了一種采用多普勒速度修正方法獲取飛機(jī)尾流上各位置點(diǎn)的修正速度，并依據(jù)各位置點(diǎn)的修正速度估計(jì)飛機(jī)尾流漩渦的渦心軌跡的應(yīng)用過程。通過本發(fā)明對多普勒速度場的修正，可以有效提高氣象探測領(lǐng)域風(fēng)速估計(jì)的準(zhǔn)確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)探測技術(shù)領(lǐng)域，涉及分布式軟目標(biāo)速度場探測中RHI(RangeHeight Indicator，距離高度顯示，縮寫：RHI)掃描雷達(dá)得到的多普勒速度的修正方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

分布式軟目標(biāo)是指分布范圍巨大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和速度可變的目標(biāo)，如大氣、降雨，飛機(jī)尾流等，其速度場的探測是氣象學(xué)等領(lǐng)域備受關(guān)注的問題。基于多普勒雷達(dá)RHI掃 描方式的探測是獲取豎直掃描平面內(nèi)分布式軟目標(biāo)速度場的主要方法之一，但是對于多 普勒速度的可靠性，只考慮了雷達(dá)測量誤差、噪聲等因素的影響，而忽略了雷達(dá)波束掃 描引起的速度“失真”。RHI掃描雷達(dá)需要一定的時(shí)間(一般為幾秒至幾十秒)來完成 一個(gè)豎直平面的掃描。在這個(gè)掃描時(shí)間內(nèi)，目標(biāo)體的速度并不是恒定的，所以豎直掃描 平面上各個(gè)點(diǎn)處探測到的多普勒速度應(yīng)是波束掃描到該點(diǎn)時(shí)刻的徑向速度。圖1給出了 一臺(tái)RHI掃描雷達(dá)在豎直平面內(nèi)由下而上完成一次掃描的示意圖(實(shí)際的RHI掃描是 由下而上，由上而下往復(fù)掃描，這里僅以雷達(dá)完成一次由下而上掃描來做說明)。RHI 掃描雷達(dá)在掃描平面上向待掃描的空間依次發(fā)射若干個(gè)波束，簡化為圖中的直線OA、 OB、OC、OD、OE、OF，其中O為雷達(dá)位置。

由于雷達(dá)的波束從下向上完成一個(gè)豎直平面的掃描需要一定的時(shí)間(一般為幾秒鐘 至十幾秒)，所以不同波束探測到的多普勒速度的時(shí)刻是不同的(如圖1中第i位置和 第j位置兩點(diǎn)的掃描時(shí)刻t_OB＜t_OE)。進(jìn)而直接利用多普勒速度來估計(jì)得到的速度場是空 間中各點(diǎn)在不同掃描時(shí)刻的速度。

因此，對于不同掃描波束上的位置，探測到的速度對應(yīng)于不同的掃描時(shí)刻。所以當(dāng)基于豎直掃描平面上各點(diǎn)的多普勒速度來統(tǒng)一估計(jì)某一時(shí)刻分布式軟目標(biāo)的速度分布時(shí)，應(yīng)把不同位置處的速度修正到同一個(gè)掃描時(shí)刻，以此提高速度場估計(jì)的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種RHI掃描雷達(dá)探測到的多普勒速度的修正方法，該方法 能夠?qū)⒉煌瑨呙钑r(shí)刻的多普勒速度修正到某一掃描時(shí)刻，以利于準(zhǔn)確估計(jì)掃描平面上分 布式軟目標(biāo)在該時(shí)刻的速度場。具體技術(shù)方案如下：

一種針對分布式軟目標(biāo)的掃描雷達(dá)多普勒速度修正方法，包括以下步驟：

(S1)掃描雷達(dá)掃描獲取分布式軟目標(biāo)上各位置點(diǎn)的多普勒速度，估計(jì)分布式軟目標(biāo)上各位置點(diǎn)在雷達(dá)掃描平面上的平面速度；

(S2)依據(jù)各位置點(diǎn)的平面速度、多普勒速度，利用物質(zhì)導(dǎo)數(shù)估計(jì)分布式軟目標(biāo) 上各位置點(diǎn)的加速度；

(S3)根據(jù)下面速度修正公式，對分布式軟目標(biāo)上各位置點(diǎn)的多普勒速度進(jìn)行修正：

其中i表示分布式軟目標(biāo)上任意一位置點(diǎn)，V_D(α_i,r_i,t′)表示第i點(diǎn)在t′時(shí)刻的多普 勒速度，V_D(α_i,r_i,t_i)表示第i點(diǎn)在時(shí)刻t_i的多普勒速度，α_i,r_i分別表示第i點(diǎn)相對于掃描雷達(dá)的仰角和距離。

優(yōu)選地，所述利用物質(zhì)導(dǎo)數(shù)估計(jì)分布式軟目標(biāo)上各位置點(diǎn)的加速度的計(jì)算公式如下：