[發明專利]一種分布式流星雷達系統及其探測方法

在審

• 申請號: 202011245264.5
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112698313A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 李忱;陳虎;肖齊;王曉;魯孫春;嚴勇;趙永敬
• 申請（專利權）人: 南京恩瑞特實業有限公司
• 主分類號: G01S13/00
• 分類號: G01S13/00;G01S13/87;G01S19/03;G01S19/42;G01S7/41
• 代理公司: 江蘇舜點律師事務所 32319
• 代理人: 杜東輝

本發明涉及雷達探測領域，公開了一種分布式流星雷達系統及其探測方法，其技術方案要點是包括數據處理中心、至少一個發射站、至少兩個接收站，所述發射站和所述接收站時間同步；所述發射站用于向所述數據處理中心發送發射參數，用于向空中輻射發射功率信號；所述接收站用于接收從所述發射站輻射發射的功率信號遇到流星后反射的回波信號，用于所述數據處理中心發送所述回波信號；所述數據處理中心用于根據所述發射參數和所述回波信號處理計算，能夠實現時間和空間的同步作業，具備覆蓋范圍廣、檢測流行數量多、提供時空分辨力以及數據可信度高的優點。

技術領域

本發明涉及雷達探測領域，更具體地說，它涉及一種分布式流星雷達系統及其探測方法。

背景技術

電離層是地球上空五、六十公里到一、兩千公里高度范圍的部分電離等離子體區域，是日地空間環境中與人類活動最為密切的關鍵層次，對無線電通訊、衛星導航和定位、載人航天等具有重要影響。每天都有超過100噸的太陽粉塵和顆粒物以流星形式進入地球大氣層。當流星進入地球大氣層時，一般在70至110km的高度燃燒，它們產生的等離子體尾跡能夠反射電磁波。在高層大氣中每條尾跡隨風飄動。地面雷達每天可以檢測到上萬個這樣的尾跡。如果雷達測量到余跡位置，確定由于風引起的余跡運動的徑向速度，則由多個流星的信息進行組合可以推斷70～110km高度區域的風速和方向。隨著流星雷達觀測研究的發展, 根據流星余跡隨背景大氣風場一起運動并擴散等特性, 可獲得70km～110km高度范圍的高層大氣風場等空間環境參量，逐漸成為空間環境監測和空間物理觀測研究的一種重要手段。

在20世紀90年代中期以前，流星雷達觀測一般均采用窄波束雷達，測量穿過窄波束的流星體形成的電離余跡, 獲得該區域的空間環境參量，這種雷達體制每個時刻只能探測波束內的流星回波, 因此得到的流星回波數目較少。近十幾年來, 隨著空間環境觀測的需要, 以及微電子和計算機技術的發展, 一種全天空流星測風雷達觀測技術發展起來并逐漸成熟，與窄波束流星雷達觀測技術相比，全天空流星雷達采用寬波束發射，全向接收天線空間布點干涉測量，即通過天線間相位差來確定流星信號的到達方向，這種新的流星雷達體制具有探測流星數多，設備相對簡易, 發射功率較低,天線場地小，維持費用低，非常適合長期觀測等優點，已越來越受到人們的重視。目前, 世界上已有幾十臺各類流星雷達在運行。

現有的單站流星雷達采用干涉處理算法，主要獲取的偏離天頂40~60°的流星余跡，由于需要統計一定高度上的多個獨立流星軌跡位置和速度，因此時間分辨力一般是30-60分鐘。提高單位時間內檢測的流星數量以縮短時間分辨力，是流星雷達技術發展的方向。

發明內容

本發明的目的是提供一種分布式流星雷達系統及其探測方法，能夠實現時間和空間的同步作業，具備覆蓋范圍廣、檢測流行數量多、提供時空分辨力以及數據可信度高的優點。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種分布式流星雷達系統，包括數據處理中心、至少一個發射站、至少兩個接收站，所述發射站和所述接收站時間同步；

所述發射站用于向所述數據處理中心發送發射參數，用于向空中輻射發射功率信號；

所述接收站用于接收從所述發射站輻射發射的功率信號遇到流星后反射的回波信號，用于所述數據處理中心發送所述回波信號；

所述數據處理中心用于根據所述發射參數和所述回波信號處理計算。

作為本發明的一種優選技術方案，所述發射站包括對應連接的信號處理模塊、發射模塊以及發射天線，所述信號處理模塊用于將發射模塊的工作狀態和發射參數發送給數據處理中心，在接收數據處理中心的控制命令后產生控制發射模塊的控制信號；所述發射模塊用于根據控制信號，產生發射功率信號并發送到發射天線；所述發射天線用于向空中輻射發射功率信號。