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    重庆时时彩稳定后二: 一种单极化毫米波测云雷达系统及气象测量方法.pdf

    关 键 词:
    一种 极化 毫米波 雷达 系统 气象 测量方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611041280.6

    申请日:

    2016.11.21

    公开号:

    CN106772384A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01S 13/95申请日:20161121|||公开
    IPC分类号: G01S13/95; G01S7/28 主分类号: G01S13/95
    申请人: 北京无线电测量研究所
    发明人: 周亭亭; 张鹏; 董帅; 冯凯; 魏艳强; 王志锐
    地址: 100854 北京市海淀区永定路50号32楼
    优先权:
    专利代理机构: 北京轻创知识产权代理有限公司 11212 代理人: 杨立
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611041280.6

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种单极化毫米波测云雷达系统及气象测量方法,所述的测云雷达系统包括控制计算机、信号处理???、一个收发???、一个天线和加电控制???,所述控制计算机、信号处理???、收发??楹吞煜咭来蔚缧粤?,所述控制计算机还与所述加电控制??榈缌?,所述加电控制??榉直鹩胄藕糯砟?楹褪辗⒛?榈缌?。本发明采用单发单收单极化体制,低功率收发一体化设计,降低了系统成本,使整个系统的大面积组网成为可能。

    权利要求书

    1.一种单极化毫米波测云雷达系统,其特征在于,包括控制计算机、信号处理???、一
    个收发???、一个天线和加电控制???,所述控制计算机、信号处理???、收发??楹吞煜?br />依次电性连接,所述控制计算机还与所述加电控制??榈缌?,所述加电控制??榉直鹩?br />信号处理??楹褪辗⒛?榈缌?;
    所述控制计算机,用于向所述加电控制??榉⑺透鞣窒低臣佣系绲目刂浦噶?,以及向
    所述信号处理??榉⑺屠状锵低晨脊ぷ鞯目刂浦噶?;还用于接收所述信号处理??榉⑺?br />的功率谱数据,经过反演生成二次数据产品;
    所述加电控制???,用于在接收到控制计算机发送的加断电的控制指令时,对信号处
    理??楹褪辗⒛?榻屑佣系绮僮?;
    所述信号处理???,用于在接收到控制计算机发送的雷达系统开始工作的控制指令
    时,向所述收发??榉⑺筒ㄐ慰刂泼?;还用于接收所述收发??榉祷氐钠竽勘曛衅祷?br />波信号,经过处理生成功率谱数据,并输出至控制计算机;
    所述收发???,用于在接收到信号处理??榉⑺偷牟ㄐ慰刂泼钍?,产生相应的工作
    波形和相应的射频功率信号,将所述射频功率信号输出至所述天线;还用于接收天线返回
    的气象目标射频回波信号,经过处理生成气象目标中频回波信号,并输出至所述信号处理
    ???;
    所述天线,用于将所述射频功率信号辐射至空间中,以及接收返回的气象目标射频回
    波信号,并将所述气象目标射频回波信号输出至所述收发???。
    2.如权利要求1所述的单极化毫米波测云雷达系统,其特征在于,还包括天线罩,所述
    天线罩固定安装罩设于所述天线上。
    3.如权利要求2所述的单极化毫米波测云雷达系统,其特征在于,所述天线罩表面喷涂
    防水涂料。
    4.如权利要求2所述的单极化毫米波测云雷达系统,其特征在于,所述收发??椴?br />射频功率信号为水平极化射频功率信号或者垂直极化射频功率信号。
    5.如权利要求4所述的单极化毫米波测云雷达系统,其特征在于,所述收发??榘ǚ?br />射单元和单通道的接收单元,所述发射单元为低峰值功率、高占空比的发射单元。
    6.一种使用如权利要求1-5任一项所述的单极化毫米波测云雷达系统进行气象测量的
    方法,其特征在于,包括:
    S1,信号处理??榻邮盏娇刂萍扑慊⑺偷睦状锵低晨脊ぷ鞯目刂浦噶钍?,向收发
    ??榉⑺筒ㄐ慰刂泼?;
    S2,收发??楦莶ㄐ慰刂泼?,产生相应的工作波形和相应的射频功率信号,并将产
    生的射频功率信号经过天线辐射至空间中;
    S3,收发??榫煜呓邮辗祷氐钠竽勘晟淦祷夭ㄐ藕?,并经过处理生成气象目标中
    频回波信号,输出至信号处理???;
    S4,信号处理??槎运銎竽勘曛衅祷夭ㄐ藕沤写砩啥杂Φ墓β势资?,并
    将功率谱数据输出至控制计算机;
    S5,控制计算机对功率谱数据进行反演生成二次数据产品。
    7.如权利要求6所述的使用单极化毫米波测云雷达系统进行气象测量的方法,其特征
    在于,还包括:
    在所述天线上固定安装罩设有天线罩。
    8.如权利要求7所述的使用单极化毫米波测云雷达系统进行气象测量的方法,其特征
    在于,所述天线罩表面喷涂防水涂料。
    9.如权利要求8所述的使用单极化毫米波测云雷达系统进行气象测量的方法,其特征
    在于,所述收发??椴纳淦倒β市藕盼郊淦倒β市藕呕蛘叽怪奔淦倒β?br />信号。
    10.如权利要求6所述的使用单极化毫米波测云雷达系统进行气象测量的方法,其特征
    在于,所述二次数据产品包括回波强度、径向速度、速度谱宽、云底高、云顶高、云厚和云中
    水含量。

    说明书

    一种单极化毫米波测云雷达系统及气象测量方法

    技术领域

    本发明涉及天气雷达测量领域,具体涉及一种单极化毫米波测云雷达系统及气象
    测量方法。

    背景技术

    传统的激光测云仪成本较低,但存在云层穿透能力差,受降水、气溶胶粒子等衰减
    大的缺点,不能全天候工作;而传统的毫米波测云雷达对云具有较好的探测效果,但采用双
    极化、高发射功率设计,使得雷达体积大、造价高,不适用于大规模布网。

    发明内容

    本发明提供了一种单极化毫米波测云雷达系统及气象测量方法。

    本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种单极化毫米波测云雷达系统,包
    括控制计算机、信号处理???、收发???、天线和加电控制???,所述控制计算机、信号处理
    ???、收发??楹吞煜咭来蔚缧粤?,所述控制计算机还与所述加电控制??榈缌?,所述
    加电控制??榉直鹩胄藕糯砟?楹褪辗⒛?榈缌?;

    所述控制计算机,用于向所述加电控制??榉⑺透鞣窒低臣佣系绲目刂浦噶?,以
    及向所述信号处理??榉⑺屠状锵低晨脊ぷ鞯目刂浦噶?;还用于接收所述信号处理???br />发送的功率谱数据,经过反演生成二次数据产品;

    所述加电控制???,用于在接收到控制计算机发送的加断电的控制指令时,对信
    号处理??楹褪辗⒛?榻屑佣系绮僮?;

    所述信号处理???,用于在接收到控制计算机发送的雷达系统开始工作的控制指
    令时,向所述收发??榉⑺筒ㄐ慰刂泼?;还用于接收所述收发??榉祷氐钠竽勘曛衅?br />回波信号,经过处理生成功率谱数据,并输出至控制计算机;

    所述收发???,用于在接收到信号处理??榉⑺偷牟ㄐ慰刂泼钍?,产生相应的
    工作波形和相应的射频功率信号,将所述射频功率信号输出至所述天线;还用于接收天线
    返回的气象目标射频回波信号,经过处理生成气象目标中频回波信号,并输出至所述信号
    处理???;

    所述天线,用于将所述射频功率信号辐射至空间中,以及接收气象目标射频回波
    信号,并将所述气象目标射频回波信号输出至所述收发???。

    本发明的有益效果是:在系统中采用一个极化天线和一个收发???,通过一个收
    发??橥笔迪址⑸浜徒邮盏墓δ?,采用单发单收单极化体制,低功率收发一体化设计,降
    低了系统成本,使整个系统的大面积组网成为可能。

    在上述技术方案的基础上,本发明还可以作如下改进。

    进一步的,还包括天线罩,所述天线罩固定安装罩设于所述天线上。

    进一步的,所述天线罩表面喷涂防水涂料。

    所述进一步的有益效果为:在天线上设置天线罩,且天线罩具有防水功能,使得经
    天线辐射出去的射频功率信号在通过天线罩时,不会因雨水附着而产生大的衰减,从而提
    高整个雷达系统在雨天的探测能力。

    进一步的,所述收发??椴纳淦倒β市藕盼郊淦倒β市藕呕蛘叽怪?br />极化射频功率信号。

    所述进一步的有益效果为:收发??椴纳淦倒β市藕乓参桓龇较?,即水平
    极化方向或者是垂直极化方向,同时采用单通道的接收单元,实现了单极化体制,降低了整
    个系统的成本。

    进一步的,所述收发??榘ǚ⑸涞ピ偷ネǖ赖慕邮盏ピ?,所述发射单元为低
    峰值功率、高占空比的发射单元。

    所述进一步的有益效果为:收发??橹械姆⑸涞ピ捎玫头逯倒β?、高占空比,以
    及接收单元采用单通道,降低系统成本。

    为了解决本发明的技术问题,还提供了一种采用单极化毫米波测云雷达系统进行
    气象测量的方法,包括:

    S1,信号处理??榻邮盏娇刂萍扑慊⑺偷睦状锵低晨脊ぷ鞯目刂浦噶钍?,向
    收发??榉⑺筒ㄐ慰刂泼?;

    S2,收发??楦莶ㄐ慰刂泼?,产生相应的工作波形和相应的射频功率信号,并
    将产生的射频功率信号经过天线辐射至空间中;

    S3,收发??榫煜呓邮辗祷氐钠竽勘晟淦祷夭ㄐ藕?,并经过处理生成气象目
    标中频回波信号,输出至信号处理???;

    S4,信号处理??槎运銎竽勘曛衅祷夭ㄐ藕沤写砩啥杂Φ墓β势资?br />据,并将功率谱数据输出至控制计算机;

    S5,控制计算机对功率谱数据进行反演生成二次数据产品。

    本发明的有益效果为:在系统中采用一个极化天线和一个收发???,通过一个收
    发??橥笔迪址⑸浜徒邮盏墓δ?,采用单发单收单极化体制,低功率收发一体化设计,降
    低了系统成本,使整个系统的大面积组网成为可能。

    在上述技术方案的基础上,还可以作如下改进。

    进一步的,还包括:

    在所述天线上固定安装罩设有天线罩。

    进一步的,所述天线罩表面喷涂防水涂料。

    进一步的,所述收发??椴纳淦倒β市藕盼郊淦倒β市藕呕蛘叽怪?br />极化射频功率信号。

    进一步的,所述二次数据产品包括回波强度、径向速度、速度谱宽、云底高、云顶
    高、云厚和云中水含量。

    附图说明

    图1为实施例1的一种单极化毫米波测云雷达系统连接框图;

    图2为实施例2的一种采用单极化毫米波测云雷达系统进行气象测量的方法流程
    图。

    具体实施方式

    以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并
    非用于限定本发明的范围。

    参见图1,为实施例1的一种单极化毫米波测云雷达系统,包括控制计算机、信号处
    理???、收发???、天线和加电控制???,所述控制计算机、信号处理???、收发??楹吞煜?br />依次电性连接,所述控制计算机还与所述加电控制??榈缌?,所述加电控制??榉直鹩?br />信号处理??楹褪辗⒛?榈缌?;

    所述控制计算机,用于向所述加电控制??榉⑺透鞣窒低臣佣系绲目刂浦噶?,以
    及向所述信号处理??榉⑺屠状锵低晨脊ぷ鞯目刂浦噶?;还用于接收所述信号处理???br />发送的功率谱数据,经过反演生成二次数据产品;

    所述加电控制???,用于在接收到控制计算机发送的加断电的控制指令时,对信
    号处理??楹褪辗⒛?榻屑佣系绮僮?;

    所述信号处理???,用于在接收到控制计算机发送的雷达系统开始工作的控制指
    令时,向所述收发??榉⑺筒ㄐ慰刂泼?;还用于接收所述收发??榉祷氐钠竽勘曛衅?br />回波信号,经过处理生成功率谱数据,并输出至控制计算机;

    所述收发???,用于在接收到信号处理??榉⑺偷牟ㄐ慰刂泼钍?,产生相应的
    工作波形和相应的射频功率信号,将所述射频功率信号输出至所述天线;还用于接收天线
    返回的气象目标射频回波信号,经过处理生成气象目标中频回波信号,并输出至所述信号
    处理???;

    所述天线,用于将所述射频功率信号辐射至空间中,以及接收气象目标射频回波
    信号,并将所述气象目标射频回波信号输出至所述收发???。

    应理解为,本实施例的整个测云雷达系统中只设计了一个天线,以及设计了一个
    集成一体化的收发???,可以同时实现发射功能和接收功能,本实施例采用单发单收单极
    化的体制,相比于双极化测云雷达,降低了整个系统的成本,使整个系统的大面积组网成为
    可能。

    本实施例中还包括固定安装罩设于天线上的天线罩,且天线罩表面喷涂防水涂
    料,能够防水,使得经天线辐射出去的射频功率信号在通过天线罩时,不会因雨水附着而产
    生大的衰减,从而提高整个雷达系统在雨天的探测能力。

    其中,收发??椴纳淦倒β市藕盼郊淦倒β市藕呕蛘叽怪奔淦?br />功率信号。本实施设计一个极化方向的天线,对应的发射一个极化方向的射频功率信号,相
    比于双极化方向的天线,降低了整个系统的成本,使得整个系统的大面积组网成为可能。所
    述收发??榘ǚ⑸涞ピ偷ネǖ赖慕邮盏ピ?,所述发射单元为低峰值功率、高占空比的
    发射单元,由于雷达系统的主要成本在发射极上,本实施例采用低峰值功率、高占空比的发
    射单元,以及采用单通道的接收单元,降低了整个雷达系统的成本,使得该雷达系统的大面
    积组网称为可能。

    参见图2,为实施例2的一种采用单极化毫米波测云雷达系统进行气象测量的方
    法,包括:

    S1,信号处理??榻邮盏娇刂萍扑慊⑺偷睦状锵低晨脊ぷ鞯目刂浦噶钍?,向
    收发??榉⑺筒ㄐ慰刂泼?;

    S2,收发??楦莶ㄐ慰刂泼?,产生相应的工作波形和相应的射频功率信号,并
    经过天线将相应的射频功率信号辐射至空间中;

    S3,收发??榫煜呓邮辗祷氐钠竽勘晟淦祷夭ㄐ藕?,并经过处理生成气象目
    标中频回波信号,输出至信号处理???;

    S4,信号处理??槎运銎竽勘曛衅祷夭ㄐ藕沤写砩啥杂Φ墓β势资?br />据,并将功率谱数据输出至控制计算机;

    S5,控制计算机对功率谱数据进行反演生成二次数据产品。

    本实施例中在所述天线上固定安装罩设有天线罩,天线罩表面喷涂防水涂料,可
    防止雨水、雪等附着在天线上,使得经天线辐射出去的射频功率信号在通过天线罩时,不会
    因雨水附着而产生大的衰减,从而提高整个雷达系统在雨天的探测能力,同时也能够延长
    天线的使用寿命。

    具体的,当需要控制毫米波测云雷达系统进行气象测量时,控制计算机向信号处
    理??榉⑺屠状锵低晨脊ぷ鞯目刂浦噶?,同时也向加电控制??榉⑺透鞣窒低车募佣系?br />控制指令。当加电控制??榻邮盏娇刂萍扑慊⑺偷募佣系缈刂浦噶钍?,对信号处理???br />和收发??榻屑佣系绮僮?。当信号处理??榻邮盏娇刂萍扑慊⑺偷睦状锵低晨脊ぷ?br />的控制指令时,向收发??榉⑺筒ㄐ慰刂泼?。当收发??榻邮盏叫藕糯砟?榈牟ㄐ慰?br />制命令后,产生相应的工作波形,以及根据相应的工作波形产生对应的射频功率信号,并将
    产生的射频功率信号输出至天线。本实施例中,收发??椴纳淦倒β市藕盼郊?br />射频功率信号或者垂直极化射频功率信号。如果天线为水平极化天线,则收发??椴?br />为水平极化射频功率信号,如果天线为垂直极化天线,则收发??椴奈怪奔淦?br />功率信号。天线对射频功率信号进行放大,经过天线罩辐射至空间中,并接收气象目标散射
    回来的气象目标射频回波信号,并输出至收发???。收发??榻邮盏教煜叻祷氐钠竽勘?br />射频回波信号,对其进行放大、过滤、下变频等处理,生产气象目标中频信号输出至信号处
    理???。信号处理??槎云竽勘曛衅祷夭ㄐ藕沤懈道镆侗浠?、相干积累、非相干积累、
    质量控制等处理,生成对应的功率谱数据,并将功率谱数据发送给控制计算机??刂萍扑愣?br />功率谱数据进行识别、处理、反演,生成回波强度、径向速度、速度谱宽以及云底高、云顶高、
    云厚、云中水含量等二次数据产品。

    本发明提供的一种单极化毫米波测云雷达系统及使用其进行气象测量的方法,采
    用单极化、低峰值功率设计,降低了雷达系统的成本,收发??椴捎檬辗⒁惶寤杓埔约澳?br />块化设计,实现了雷达系统的小型化设计,使整个系统的大面积组网成为可能;本申请克服
    了激光测云仪探测效果差,传统毫米波测云雷达体积大造价高的劣势,为云、雨等目标的观
    测提供了探测效果佳、成本低、体积小的解决方案。

    以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和
    原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的?;し段е?。

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