[發明專利]一種分布式MIMO氣象雷達探測系統

在審

• 申請號: 201910306567.4
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN109975808A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 張越
• 申請（專利權）人: 南京信大氣象科學技術研究院有限公司
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95;G01S7/42
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 盛君梅

本發明涉及氣象雷達探測系統技術領域，且公開了一種分布式MIMO氣象雷達探測系統，包括數量不等的多個發射站和接收站及一個數據處理中心，發射站包括發射天線、發射模塊、信號產生模塊和信號處理模塊，接收站包括接收天線、接收模塊和信號/數據處理模塊，發射站和接收站均設置有時間同步模塊、通信模塊和伺服機構，數據處理中心包括控制單元、監測單元、數據處理平臺、數據傳輸中心和數據存儲單元，信號處理模塊用于向數據處理中心發射參數并接收控制命令，信號/數據處理模塊用于數據采集和向數據處理中心傳輸探測數據。該分布式MIMO氣象雷達探測系統，具備可以實現時間和空間的同步作業，融合出來的數據可信度高等優點。

技術領域

本發明涉及氣象雷達探測系統技術領域，具體為一種分布式MIMO氣象雷達探測系統。

背景技術

氣象雷達根據云雨降水或大氣湍流目標物對電磁波的散射特性來探測大氣參量，并測定其空間位置、強弱分布、相態特征等，從而了解氣象目標的生消演變和移向移速，是完成氣象實時觀測及天氣預報的最有效手段。從二次世界大戰后雷達技術引用到氣象部門至今已有70多年歷史，目前約有1000部以上的氣象雷達布設在全世界各地機場或周圍地區。

現有的單站氣象雷達能較好地觀測中尺度環流，但只能獲取氣象目標的徑向速度分量，并且受地球曲率的影響，在較遠距離處會存在很大的低空盲區。多部氣象雷達組網形成網絡化雷達系統，但由于網絡化雷達掃描速度慢，合成誤差大，在小尺度天氣探測中仍然見效甚微。公開號為“CN104730524B”的專利中提出采用陣列天氣雷達探測系統，需要在一定的假設條件下使用，很大限制了其應用，同時誤差也比較大；同時，由于此方法是在信息級的數據融合，時間和空間不能完全同步，因此融合出來的數據可信度低，無法獲取氣象目標真實的三維場分布，無法真實揭示空間尺度小、變化快的小尺度大氣環流精細化結構。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種分布式MIMO氣象雷達探測系統，具備可以實現時間和空間的同步作業，融合出來的數據可信度高等優點，解決了由于此方法是在信息級的數據融合，時間和空間不能完全同步，因此融合出來的現有技術中，數據可信度低，無法獲取氣象目標真實的三維場分布，無法真實揭示空間尺度小、變化快的小尺度大氣環流精細化結構的問題。

(二)技術方案

為實現可以實現時間和空間的同步作業的目的，本發明提供如下技術方案：一種分布式MIMO氣象雷達探測系統，包括數量不等的多個發射站和接收站及一個數據處理中心，所述發射站包括發射天線、發射模塊、信號產生模塊和信號處理模塊，所述接收站包括接收天線、接收模塊和信號/數據處理模塊，所述發射站和接收站均設置有時間同步模塊、通信模塊和伺服機構，所述數據處理中心包括控制單元、監測單元、數據處理平臺、數據傳輸中心和數據存儲單元，所述信號處理模塊用于向數據處理中心發射參數并接收控制命令，所述信號/數據處理模塊用于數據采集和向數據處理中心傳輸探測數據，所述數據處理中心用于將收到的回波數據融合為三維反射率因子場和三維速度場，完成發射站、接收站與數據處理中心間的通信、及數據存儲和分發。

進一步的，所述發射站的數量至少為一個，所述接收站的數量至少為三個，所述接收站呈星形分布在發射站的四周，用于對三維探測區域進行掃描。

進一步的，所述發射站的數量有三個，所述接收站的數量為四個，所述發射站和接收站呈蜂窩式布局，三個所述發射站同時掃描且頻率不同，每個所述接收站設置有三個接收通道，三個所述接收通道分別用于接收不同發射站發射信號的回波。

進一步的，相鄰所述發射站和接收站之間的距離為5千米～60千米。

進一步的，所述發射天線采用拋物面天線，所述發射天線的水平面旋轉掃描角度為360°，所述發射天線的豎直面掃描角度為-2°～92°。