[發明專利]一種MLT區域流星尾跡徑向漂移速度的解算方法

有效

• 申請號: 202111307007.4
• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN114167401B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 張紹東;關宇廷;龔韻;馬錚;黃春明;黃開明;李潛;呂燮東
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01S13/58
• 分類號: G01S13/58;G01S13/95;G01S13/88;G01S7/41
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 許蓮英

本發明提出了一種MLT區域流星尾跡徑向漂移速度的解算方法。本發明根據流星雷達所部署的所有接收機天線接收到的同一流星事件的回波復信號的復數乘積，得到平均多普勒頻移復信號；根據得到的平均多普勒頻移復信號通過傅里葉變換將時域信號轉換為頻域信號，得到該平均多普勒頻移復信號的頻率譜；根據平均多普勒頻移復信號的頻率譜，從中找到特征頻率，再將該特征頻率除以接收機天線數，定義為流星尾跡徑向漂移速度所對應的多普勒頻移；根據得到的多普勒頻移和它與該流星事件對應的流星尾跡徑向漂移速度之間的線性關系，解算得到該流星事件中流星尾跡的徑向漂移速度。本發明較好地提高了流星尾跡徑向漂移速度的計算精度，降低了計算所需的時間。

技術領域

本發明涉及空間探測技術領域，具體涉及一種MLT區域流星尾跡徑向漂移速度的解算方法。

背景技術

在流星體高速飛行穿入大氣并劇烈升溫電離之后，流星尾跡中等離子體的雙極性擴散過程成為最為重要的物理過程。伴隨著雙極性擴散的，是高溫等離子體中的大量無規則運動的電子整體伴隨著背景大氣風場的漂移，這個反映了背景大氣風場信息的漂移是可以被部署在地面的流星雷達所探測到的，對雷達接收的復信號解算得到的等離子體中的電子徑向漂移速度和流星事件位置信息構成了基于流星雷達測風的流程中所需的基本參量。考慮到流星尾跡所在位置與雷達天線部署位置的距離往往在100km的量級，而雷達探測波和流星回波兩者既近似平行又都垂直于流星的飛行方向，因此，基于高等數學上的近似，垂直于雷達觀測視線上的分量對回波信號相位的影響太過微小，忽略不計，因而回波信號的相位變化集中反映了與流星尾跡徑向漂移速度有關的信息，且與背景風場在垂直于徑向上的分量無關。之前有大量學者的研究表明，回波信號相位的斜率與流星尾跡徑向漂移速度之間存在近似的線性關系。

國際上主流的求解流星尾跡徑向漂移速度的方法是通過計算不同接收機復信號之間的互相關函數的Poly-pulse pair method來求解的，這種方法有效地提高了弱信噪比條件下徑向漂移速度的估計質量。然而，即便是采用這種方法，仍然存在如下問題：噪聲的存在依然會給速度的求解帶來較大的偶然誤差；2π模糊的存在使得在對速度求解的過程中，所選取點的位置和數量必須是動態調整的，這對于需要對大量數據進行實時運算的雷達軟件系統而言無疑是沉重的負擔，但是簡單的靜態選取又往往會導致斜率的擬合出現錯誤；當同時存在有除流星之外的其他空間事件的回波時，也會對速度的解算形成干擾，但是因為其持續時間不長或信號能量不強，所以單純因此而排除該流星事件又十分可惜；因為流星飛行速度的影響，相位的線性變化會伴隨著振幅逐漸減小的振蕩，但該振蕩并不能在互相關計算中被全部抵消；大批量的流星事件數據的互相關計算消耗了大量的計算資源，因而耗時相對較長。為了更好地在測風雷達系統中求解MLT區域的大氣動力學過程，需要對流星尾跡的徑向漂移速度進行精度更高，耗時更短的新的解算方法。但是目前尚未有成熟的、精度更高的和耗時更短的流星尾跡徑向漂移速度解算方法。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的技術缺陷,提供一種MLT區域流星尾跡徑向漂移速度的解算方法,以對流星尾跡的徑向漂移速度進行精度更高，耗時更短的解算。

為實現以上技術目的，本發明的技術方案為一種MLT區域流星尾跡徑向漂移速度的解算方法，具體步驟如下：

步驟1，根據流星雷達所部署的所有接收機天線接收到的同一流星事件的回波復信號的復數乘積得到平均多普勒頻移復信號；

步驟2，對平均多普勒頻移復信號通過傅里葉變換將時域信號轉換為頻域信號得到平均多普勒頻移復信號的頻率譜；

步驟3，從平均多普勒頻移復信號的頻率譜中搜索特征頻率，將特征頻率除以接收機天線數，定義為流星尾跡徑向漂移速度所對應的多普勒頻移；

步驟4，根據流星尾跡徑向漂移速度所對應的多普勒頻移以及流星事件對應的流星尾跡徑向漂移速度之間的線性關系，解算得到流星事件中流星尾跡的徑向漂移速度。