机载有源相控阵气象雷达空域扩展探测显示方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114137540A(43)申请公布日2022.03.04(21)申请号202111358363.9(22)申请日2021.11.16(71)申请人中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所地址214063江苏省无锡市梁溪路796号(72)发明人徐强于超鹏周晔(74)专利代理机构北京清大紫荆知识产权代理有限公司11718代理人窦雪龙(51)Int.Cl.G01S13/95(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称机载有源相控阵气象雷达空域扩展探测显示方法(57)摘要本发明提供一种机载有源相控阵气象雷达空域扩展探测显示方法，包括以下步骤：步骤一、获取T0时刻载机前方空间立体多层扫描反射率数据；步骤二、计算T0时刻空间气象模型反射率数据；步骤三、计算T1时刻载机相对于T0的位置变化信息；步骤四、计算T1时刻载机雷达扩展空域部分气象回波数据；步骤五、根据步骤四的结果获取T1时刻扩展后的空域探测数据并于雷达画面进行显示。通过把机载立体扫描数据插值存储为三维网格数据，得到空域气象模型，当载机在空域气象模型中扫描时，即可利用载机雷达和气象模型相对位置关系，计算出更大扫描范围的气象回波数据，同时也可提取雷达某一方位向三维网格数据得到气象目标高度‑距离信息。CN114137540ACN114137540A权利要求书1/2页1.一种机载有源相控阵气象雷达空域扩展探测显示方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、获取T0时刻载机前方空间立体多层扫描反射率数据；步骤二、计算T0时刻空间气象模型反射率数据；步骤三、计算T1时刻载机相对于T0的位置变化信息；步骤四、计算T1时刻载机雷达扩展空域部分气象回波数据；步骤五、根据步骤四的结果获取T1时刻扩展后的空域探测数据并于雷达画面进行显示。2.根据权利要求1所述的机载有源相控阵气象雷达空域扩展探测显示方法，其特征在于，所述步骤一具体为：步骤1.1、获取T0时刻有源相控阵气象雷达完成一行扫描周期后接收到的信号数据模值Fi(Nx,Ny)，其中，Nx、Ny分别表示方位向和距离向采样点，i示立体扫描俯仰层号，i的取值范围是1、2…M，M为总的俯仰层号；步骤1.2、对信号数据模值Fi(Nx,Ny)经过滤波、平滑、系统噪声消除处理操作后得到模值Fi'(Nx,Ny)，将模值Fi'(Nx,Ny)代入气象雷达方程计算出反射率因子Zi(Nx,Ny)，并使所有俯仰层反射率因子数据放在同一个结构体数据Z01中。3.根据权利要求2所述的机载有源相控阵气象雷达空域扩展探测显示方法，其特征在于，所述步骤二具体为：将结构体数据Z01通过公式和公式计算获得空间气象模型反射率数据Z02，其中，w表示雷达体扫数据采样点权重；r0,a0,e0分别示雷达体扫数据球坐标中距、方位角和仰角；r,a,e表示网格点球坐标；kr,ka,ke分别插值法在径向、方位和仰角上的平滑参数；fa表示插值网格点数据值；f0(i)表示网格点(r,a,e)反射率值相关影响区域内第i个采样点的反射率值；N表示网格点(r,a,e)反射率值的影响区内采样点数。4.权利要求3的机载有源相控阵气象雷达空域扩展探测显示方法，其特征在于，所述步骤三具体为：载机位置信息经纬高为(X0，Y0，H0)，T1时刻载机经纬高位置信息为(X1，Y1，H1)，通过标准地球WGS84坐标系可以计算出T1时刻相对T0时刻位置变化信息P(px,py,ph)。5.权利要求4机载有源相控阵气象雷达空域扩展探测显示方法，其特征在于，所述步骤四为：利用步骤三中得到的T1时刻相对T0时刻位置变化信息，并结合步骤二中得到的空间气象模型反射率数据Z02，以及载机雷达系统参数航向角、波束宽度和脉宽数据，通过模拟雷达扫描方式计算出T1时刻对应扩展空域气象雷达回波反射率数据Z12。6.权利要求5机载有源相控阵气象雷达空域扩展探测显示方法，其特征在于，所述步骤四具体为：步骤4.1、T1时刻相对T0时刻位置变化信息P(px,py,ph)对应的极坐标表示为P'(R,α,β)，其中R为径向距离；α为方位角，β为俯仰角；2CN114137540A权利要求书2/2页步骤4.2、计算波束距离R到R+h/2范围内粒子散射回波的一个采样体积其中，雷达发射脉宽为τ，脉冲发射传播距离h；步骤4.3、步骤4.2中采样体积起始点截面和终点截面中心对应的笛卡尔坐标为步骤4.4、根据公式计算在设定俯仰角和方位角时，波束宽度横切截面产生的笛卡尔坐标增量。步骤4.5、在空间设定点对应的采样体积在笛卡尔坐标系中近似范围为是步骤4.6、利用步骤4.1至步骤4.5的结果对空间气象模型反射率数据Z02进行模拟扫描，得到机载相控阵气象雷达扩展空域反射率因子数据信息Z12。7