机载气象雷达天线波束指向自适应信号处理方法.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CN114137536A(43)申请公布日2022.03.04(21)申请号202111358333.8(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)发明人钱君徐强王德宾(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)G01S7/40(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称机载气象雷达天线波束指向自适应信号处理方法(57)摘要本发明提供一种机载气象雷达天线波束指向自适应信号处理方法，包括以下步骤：步骤一、计算波束指向误差方程；步骤二、计算主波束增益和偏置角关系方程；步骤三、通过步骤一和步骤二的波束指向误差方程和主波束增益和偏置角关系方程，进行波束指向误差自适应估计；步骤四、进行载机扫描策略设定；步骤五、根据设定的载机扫描策略进行波束指向误差分解。本发明实施例通过天线波束几何形状和接受杂波信号功率估算天线指向误差，并解耦出误差分量，然后把误差分量送入空域稳定程序中，提高天线指向精度，实现气象目标的精确探测与显示，改善气象雷达探测性能。CN114137536ACN114137536A权利要求书1/2页1.一种机载气象雷达天线波束指向自适应信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、计算波束指向误差方程；步骤二、计算主波束增益和偏置角关系方程；步骤三、通过所述步骤一和所述步骤二的波束指向误差方程和主波束增益和偏置角关系方程，进行波束指向误差自适应估计；步骤四、进行载机扫描策略设定；步骤五、根据设定的载机扫描策略进行波束指向误差分解。2.根据权利要求1所述的机载气象雷达天线波束指向自适应信号处理方法，其特征在于，所述步骤一包括：步骤1.1、通过公式对天线真实指向角进行第一误差估计，其中，为天线真实指向角，为天线指向俯仰角，为真实水平线和误差水平线间夹角。3.根据权利要求2所述的机载气象雷达天线波束指向自适应信号处理方法，其特征在于，所述步骤一还包括：步骤1.2、通过公式对天线真实指向角进行第一误差估计，其中，表示擦地角，表示波束偏离中心的角度，Z表示载机无线电高度，Ri表示距离门i处的距离，ΔdBi为杂波功率变化，K为比例系数。4.根据权利要求3所述的机载气象雷达天线波束指向自适应信号处理方法，其特征在于，所述步骤二具体为：主波束增益和偏置角关系为其中，为偏置角并且dB为主波束增益。5.根据权利要求4所述的机载气象雷达天线波束指向自适应信号处理方法，其特征在于，所述步骤三包括：步骤3.1、根据所述步骤1.2中的公式以及公式获得天线真实指向角，其中，N表示使用的杂波数据单元数。6.根据权利要求5所述的机载气象雷达天线波束指向自适应信号处理方法，其特征在于，所述步骤三还包括：步骤3.2、将步骤3.1与步骤1.1结合，得到天线波束指向误差自适应估计表达式其中，是平均指令俯仰角，为指向误差。7.根据权利要求6所述的机载气象雷达天线波束指向自适应信号处理方法，其特征在于，所述步骤四具体为：使载机选择平缓地形区域进行平稳飞行，并使载机采用重叠扫描方法进行扫描，且通过扫描速度、波束宽度以及帧间时间对重叠范围进行估算。8.根据权利要求7所述的机载气象雷达天线波束指向自适应信号处理方法，其特征在于，所述步骤五具体为：步骤5.1、按照步骤四的载机扫描策略录取回波数据，并将录取的回波数据应用到步骤2CN114137536A权利要求书2/2页3.1中拟合得到设定范围内的指向误差；步骤5.2、将所述步骤5.1中的结果通过公式和获得横滚向和俯仰向的误差分量，其中，ΔRoll为横滚向的误差分量，ΔPitch为俯仰向的误差分量，为在90°时的指向误差，为在‑90°时的指向误差。3CN114137536A说明书1/5页机载气象雷达天线波束指向自适应信号处理方法技术领域[0001]本发明涉及雷达技术领域，具体涉及一种机载气象雷达天线波束指向自适应信号处理方法。背景技术[0002]机载气象雷达系统常常需要探测和通告飞行危险，这依赖于相对于当地地理信息的精确天线波束指向。在机载气象雷达系统中，从雷达系统外部的姿态参考传感器获取飞机姿态数据如俯仰、横滚数据是一种常见的做法。这种姿态传感器可以是惯性参考系统、垂直陀螺仪或包含垂直陀螺仪的倾斜仪。姿态传感器是众所周知的用来降低天线波束指向精确的固定误差和时变误差；在基于垂直陀螺仪的仪器中，传感器误差为2到3度并不少见。[0003]天线波束指向也受到雷达系统内部误差的影响，例如定位器校准、天线的机械与电子瞄准线对准以及定位器机构的下垂。对于有源相控阵天线，则单