[發明專利]用于雙極化相控陣氣象雷達的標校方法和系統

有效

• 申請號: 202211029603.5
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115113156B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 李健兵;黃建開;殷加鵬;安孟昀;吳憂草;王雪松
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本申請涉及一種用于雙極化相控陣氣象雷達的標校方法及系統。所述方法包括：通過控制無人機使得無人機和金屬球在空中呈現無人機?金屬球?無人機的“V”字型，根據定位裝置調整無人機和金屬球的位置，使得兩個無人機之間的連線與雷達波束垂直，且兩個無人機分別在主波束兩側的第一零陷位置，金屬球在主波束的中心線上，控制待標校的雙極化相控陣氣象雷達對金屬球進行小范圍水平扇掃，且每次掃描后，控制兩架無人機同時上升預設距離直至掃描結束，根據雷達的回波數據計算得到的實測數據，根據實測數據與理論數據的差值對雷達進行校準。采用本方法具有成本低、適用范圍廣、靈活機動、標校體穩定和無人機體本身散射回波能量對標定結果影響小的優點。

技術領域

本申請涉及雷達測量技術領域，特別是涉及一種用于雙極化相控陣氣象雷達的標校方法和系統。

背景技術

氣象雷達利用無線電波對天氣目標進行探測和精確反演，不僅用于軍事領域探測，也日益廣泛地應用于國民經濟建設和各門科學研究之中。隨著雷達技術的發展，對雙極化相控陣氣象雷達的要求不僅是傳統的測得到，還需要測得準，測得清。精密極化測量日益成為雙極化相控陣氣象雷達應用的前提和標準。方位維機掃、俯仰維電掃是一種常見的雙極化相控陣氣象雷達掃描體制，在天氣雷達中應用尤為廣泛，目前一般是在方位維使用窄波束、俯仰向使用多波束。根據降水估計的精度要求，天氣雷達回波強度的測量誤差需要控制在1dBZ之內，差分反射率誤差控制在1.2dB以內。雷達回波強度的測量誤差主要來自于雷達系統。雙極化相控陣氣象雷達標校是通過比較標校器的測量反射回波與理論反射回波的大小，定量衡量雷達系統誤差，是實現雷達精密測量的重要手段。

雷達標校系統由標校平臺和標校器組成。根據不同的標校平臺可以分為固定高塔平臺、空飄氣球平臺和無人機平臺等。其中空飄氣球平臺難以控制位置和速度，而固定高塔平臺成本高、靈活性低；無人機平臺具有較強的可控性的同時具有很大的靈活性和低成本等優點。根據標校器是否有源，可分成有源標校器和無源標校器。無源的標校器具有低成本、小型化、輕巧便攜和應用范圍廣等優點。典型的無源標校器包括金屬球、角反射器和龍伯透鏡等。其中金屬球具有低成本、姿態不敏感和易求雷達散射截面積理論解等優點。

在現有技術中，提出有利用單無人機攜帶金屬球的方案，設計雙GPS球定位金屬球用于氣象雷達的校準。但是在實際中，該方案為保證金屬球和無人機的回波不混疊，通過50m的長線連接無人機和金屬球，造成金屬球在空中擺動幅度較大，并且雷達需要工作在高距離分辨率模式以將無人機和金屬球在距離維度上分開，故而該方法不適用于有風和低分辨率雷達的標定場景，使用的場景有限。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種能夠進行精密校準的用于雙極化相控陣氣象雷達的標校方法和系統。

一種用于雙極化相控陣氣象雷達的標校方法，所述方法實施于一標校系統，所述標校系統包括兩架無人機，通過細繩固定在兩架無人機之間的金屬球，以及待標校的雙極化相控陣氣象雷達，各所述無人機以及金屬球均設置有定位裝置，所述標校方法包括：

通過控制無人機使得無人機和金屬球在空中呈現無人機-金屬球-無人機的“V”字型；

根據定位裝置調整所述無人機和金屬球的位置，使得兩個無人機之間的連線與所述待標校的雙極化相控陣氣象雷達波束垂直，且兩個無人機分別在主波束兩側的第一零陷位置，所述金屬球在所述主波束的中心線上；

控制所述待標校的雙極化相控陣氣象雷達對所述金屬球進行小范圍水平扇掃，且每次掃描后，控制兩架無人機同時上升預設距離直至掃描結束；

獲取所述待標校的雙極化相控陣氣象雷達的回波數據，根據所述回波數據計算得到的實測數據，根據所述實測數據與理論數據之間的差值對所述待標校的雙極化相控陣氣象雷達進行校準。

在其中一實施例中，各所述無人機與金屬球之間的距離相等。

在其中一實施例中，所述根據定位裝置調整所述無人機和金屬球的位置包括：