一种风电机叶片雷达回波信号多普勒频谱求解方法.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CN106291482A(43)申请公布日2017.01.04(21)申请号201610866510.6(22)申请日2016.09.29(71)申请人三峡大学地址443002湖北省宜昌市大学路8号(72)发明人唐波刘任黄力王爽孙睿江浩田吴卓(74)专利代理机构宜昌市三峡专利事务所42103代理人吴思高(51)Int.Cl.G01S7/36(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图3页(54)发明名称一种风电机叶片雷达回波信号多普勒频谱求解方法(57)摘要一种风电机叶片雷达回波信号多普勒频谱求解方法，根据推导的叶片动态雷达散射截面波动频率与叶片雷达回波信号多普勒频率的等值关系，首先运用“Nyquist采样定理”确定叶片静态RCS计算的旋转角度间隔；然后，利用物理光学法与等效电磁流法构成的混合算法，分别计算风电机叶片在各个采样角度下的RCS，从而基于“准静态法”得到叶片的动态RCS；最后，对得到的叶片动态RCS进行离散短时傅里叶变换，求得叶片动态RCS的多普勒频谱，也即叶片雷达回波信号的多普勒频谱。本发明可以为雷达台站对风电机目标进行有效识别提供新的方法及途径，并且能够为风电场的电磁散射缩减，以及雷达台站的风电场杂波特征提取及其抑制等方面提供理论基础。CN106291482ACN106291482A权利要求书1/1页1.一种风电机叶片雷达回波信号多普勒频谱求解方法，其特征在于，基于叶片动态雷达散射截面(RCS)波动频率与叶片雷达回波信号多普勒频率的等值关系，来实现叶片雷达回波信号多普勒频谱的求解。2.一种风电机叶片雷达回波信号多普勒频谱求解方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一：运用“Nyquist采样定理”，确定叶片静态RCS计算的旋转角度间隔；步骤二：利用物理光学法(PO)与等效电磁流法(ECM)构成的混合算法，分别计算叶片在各个采样角度下的静态RCS，从而基于“准静态法”得到叶片的动态RCS；步骤三：对求得的叶片动态RCS进行离散短时傅里叶变换(STFT)，求得叶片动态RCS的多普勒频谱，也即叶片雷达回波信号的多普勒频谱。3.根据权利要求2所述的一种风电机叶片雷达回波信号多普勒频谱求解方法，其特征在于，上述步骤求解风电机叶片雷达回波信号多普勒频谱的理论基础，是叶片动态雷达散射截面(RCS)波动频率与叶片雷达回波信号多普勒频率的等值关系。4.根据权利要求2所述的一种风电机叶片雷达回波信号多普勒频谱求解方法，其特征在于，步骤一确定叶片静态RCS计算的角度间隔，根据的是“Nyquist采样定理”。5.根据权利要求2所述的一种风电机叶片雷达回波信号多普勒频谱求解方法，其特征在于，步骤二计算叶片在各个采样角度下的静态RCS的方法，是PO-ECM混合算法。6.根据权利要求2所述的一种风电机叶片雷达回波信号多普勒频谱求解方法，其特征在于，步骤二获取叶片动态RCS的方法是“准静态法”。7.根据权利要求2所述的一种风电机叶片雷达回波信号多普勒频谱求解方法，其特征在于，步骤三获取叶片雷达回波信号的多普勒频谱的方法，是对步骤二求得的叶片动态RCS进行离散STFT。8.如权利要求2-7任意一种风电机叶片雷达回波信号多普勒频谱求解方法，其特征在于，用于雷达台站的风电场杂波识别及其抑制。2CN106291482A说明书1/7页一种风电机叶片雷达回波信号多普勒频谱求解方法技术领域[0001]本发明涉及一种风电机叶片雷达回波信号多普勒频谱求解方法，属于风电场与雷达系统的电磁兼容领域。背景技术[0002]随着风电场的日益增多，风电机对周边雷达台站不可避免地产生越来越突出的电磁干扰问题。目前，雷达台站抑制风电机雷达回波干扰的方法较为多样，但其基本原理类似，即从载有风电机实际电磁散射特性的雷达回波信号中进行风电机叶片多普勒效应的标志性目标识别，从而采用雷达改造、升级或信号处理的方法滤除回波中的风电机杂波分量以减小干扰。对于处于静止状态下的风电机塔架及机舱的回波，现有雷达技术较易处理，难点在于叶片在实际动态旋转条件下，旋转的叶片会对雷达信号产生明显的调制，从而向外部空间散射出具有多普勒效应的雷达回波，造成雷达侧风电机杂波难以抑制。因此，获取风电机叶片雷达回波的多普勒频谱，以此来对风电机叶片雷达回波的多普勒特性进行辨识及分析是风电机对雷达信号干扰防护的基础。[0003]现有获取风电机叶片雷达回波多普勒频谱的方法分为两种：风电机缩比模型实验、风电机回波仿真计算。这两种方法都是通过先获取风电机雷达回波的数据，然后基于某种数学变换求得叶片雷达回波的多普勒频谱。但是，需要指出的是，风电机缩比模型的制作无法完全解决频率缩放时，电导率、介电常数等电参数变化引起的影响