一种机载双波段气象雷达探测方法技术

本发明专利技术提供了一种机载双波段气象雷达探测方法，所述方法包括如下步骤：S1：采用双波段共口径天线，分时发射X波段电磁波和Ka波段电磁波；S2：气象雷达接收X波段电磁波和Ka波段电磁波，并进行地杂波抑制；S3：根据X波段电磁波计算反射率Rrf

【技术实现步骤摘要】
一种机载双波段气象雷达探测方法


[0001]本专利技术属于机载气象雷达
，具体涉及一种机载双波段气象雷达探测方法。

技术介绍

[0002]机载气象雷达通常采用X波段雷达进行气象探测，飞机在高空飞行时，无遮挡情况下X波段能够探测到几百公里外的强反射率气象目标，并对其进行预警，但在低空飞行时，由于X波段雷达天线波束较宽，易受地杂波影响，近距探测性能差；同时，对于含水量较少的云，以及小雨、雪、雾等，X波段气象雷达很难探测到，当飞机飞行在大气层低层时,云、雨、雾等会严重干扰飞行员视线，误入云中还有可能导致机体结冰、颠簸。
[0003]因此，需要提供一种能解决现有技术中的机载气象雷达近距离探测性能差并且探测精度不高的问题的机载气象雷达探测方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有机载气象雷达探测方法所存在的问题，结合了毫米波段雷达的特性，在满足原有X波段气象降雨探测的基础上，提升了机载气象雷达对各类气象的探测感知与现实能力。
[0005]本专利技术的目的在于，提供一种机载双波段气象雷达探测方法，所述方法包括如下步骤：
[0006]S1：采用双波段共口径天线，分时发射X波段电磁波和Ka波段电磁波；
[0007]S2：气象雷达接收X波段电磁波和Ka波段电磁波，并进行地杂波抑制；
[0008]S3：根据X波段电磁波计算反射率Rrf
x
；
[0009]S4：根据Ka波段电磁波计算反射率Rrf
ka
、速度V
ka<br/>和谱宽W
ka
；
[0010]S5：根据S3获取的反射率Rrf
x
、S4获取的反射率Rrf
ka
、速度V
ka
和谱宽W
ka
进行气象目标的分析，并显示分析结果。
[0011]本专利技术所提供的机载双波段气象雷达探测方法，还具有这样的特征，所述双波段共口径天线为低剖面设计，所述双波共口径天线形成的X波段天线波束宽度是Ka波段天线波束宽度的3
‑
5倍。
[0012]本专利技术所提供的机载双波段气象雷达探测方法，还具有这样的特征，所述X波段电磁波的俯仰探测不少于2行，所述Ka波段电磁波的俯仰探测不少于5行。
[0013]本专利技术所提供的机载双波段气象雷达探测方法，还具有这样的特征，所述X波段电磁波和Ka波段电磁波的分时发射步骤如下：
[0014]S1.1：确定波束探测俯仰中心角φ0[0015][0016]其中，R
e
为地球等效半径(8700km)，H0为载机高度、H
g
为地形高度；
[0017]S1.2：根据探测行数和探测俯仰中心角分别确定X波段扫描和Ka波段扫描的俯仰角；
[0018]S1.3：采用先俯仰后方位的方式按序进行X波段电磁波和Ka波段电磁波的发射，所述发射的波形为三段波形组成复合波形，所述复合波形的三段波形分别为按照顺序形成的X波段用于测量反射率Rrf
x
的电磁波波形、Ka波段用于测量反射率Rrf
ka
的电磁波波形以及Ka波段用于测量速度和谱宽的电磁波波形。
[0019]本专利技术所提供的机载双波段气象雷达探测方法，还具有这样的特征，所述地形高度为探测范围内的平均地高。
[0020]本专利技术所提供的机载双波段气象雷达探测方法，还具有这样的特征，所述S1.2中X波段扫描的俯仰角φx
n
和Ka波段扫描的俯仰角φka
n
分别为：
[0021][0022][0023]其中，σ
φx
为X波段波束间隔，N
x
≮2，iN
x
为1,2，
……
N
x
，σ
φka
为Ka波段波束间隔，iN
ka
为1,2，
……
N
ka
，N
ka
≮5，和向上取整。
[0024]本专利技术所提供的机载双波段气象雷达探测方法，还具有这样的特征，所述S1.3中用于测量速度和谱宽的电磁波波形以φ0为波束中心，每帧包括2
n
个相参脉冲，其中n≮5。
[0025]本专利技术所提供的机载双波段气象雷达探测方法，还具有这样的特征，所述S5包括如下步骤：
[0026]S5.1：提取X波段的气象目标X1，
…
，XN，根据不同俯仰层的X波段反射率Rrf
x
计算每个气象目标的质心位置、质心高度和气象顶高；
[0027]S5.2：提取Ka波段的气象目标Ka1，
…
，KaN，根据不同俯仰层的Ka波段反射率Rrf
ka
和谱宽W
ka
计算每个气象目标的质心位置、质心高度、气象顶高和谱宽均值；
[0028]S5.3：将X波段探测的目标与Ka波段探测目标进行关联，如两者质心距离小于3km，则判断是同一气象目标，将两者的质心位置、质心高度和气象顶高进行选大合并；、
[0029]S5.4：根据质心位置、质心高度和气象顶高进行气象目标识别分析：
[0030]质心高度大于零度线高度，气象顶高大于8000m，则判断为雷暴目标，设置第一标识；
[0031]质心高度大于零度线高度，谱宽均值大于5m/s,则判断为成长期雷暴，设置第二标识；
[0032]质心高度位于零度线上下500m，谱宽均值大于3m/s,则会有积冰风险，设置第三标识；
[0033]根据速度V
ka
,识别每公里速度变化大于10m/s的区域，判断为切变区，设置第四标识；
[0034]S5.5：根据载机的飞行阶段，采用不同的标识图符叠加在显示画面。
[0035]本专利技术所提供的机载双波段气象雷达探测方法，还具有这样的特征，所述S5.5中的显示画面还包括对反射率的显示，其中，需对同一距离内X波段探测得到多个俯仰角的反
射率Rrf
x
以及Ka波段探测得到多个俯仰角的反射率Rrf
ka
进行选大处理，Rrf＝max(Rrf
ka
,Rrf
x
),将Rrf做为双波段雷达的综合反射率进行显示。
[0036]本专利技术所提供的机载双波段气象雷达探测方法，还具有这样的特征，所述机载气象雷达的反射率显示范围不小于0dBz
‑
40dBZ，采用多色阶显示，色阶范围不大于10dBZ。
[0037]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0038]本专利技术所提供的机载双波段气象雷达探测方法，在满足原有X波段气象降雨探测功能的基础上，利用Ka波段实现了对云的探测，并综合云的空间结构以及多普勒信息实现危险气象识别与危险区域告警，在显示画面中标示严重威胁飞行安全的气象，提醒飞行员注意。全面提升了机载气象雷达对各类气象的探测感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机载双波段气象雷达探测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1：采用双波段共口径天线，分时发射X波段电磁波和Ka波段电磁波；S2：气象雷达接收X波段电磁波和Ka波段电磁波，并进行地杂波抑制；S3：根据X波段电磁波计算反射率Rrf
x
；S4：根据Ka波段电磁波计算反射率Rrf
ka
、速度V
ka
和谱宽W
ka
；S5：根据S3获取的反射率Rrf
x
、S4获取的反射率Rrf
ka
、速度V
ka
和谱宽W
ka
进行气象目标的分析，并显示分析结果。2.根据权利要求1所述的机载双波段气象雷达探测方法，其特征在于，所述双波段共口径天线为低剖面设计，所述双波共口径天线形成的X波段天线波束宽度是Ka波段天线波束宽度的3
‑
5倍。3.根据权利要求1所述的机载双波段气象雷达探测方法，其特征在于，所述X波段电磁波的俯仰探测不少于2行，所述Ka波段电磁波的俯仰探测不少于5行。4.根据权利要求3所述的机载双波段气象雷达探测方法，其特征在于，所述X波段电磁波和Ka波段电磁波的分时发射步骤如下：S1.1：确定波束探测俯仰中心角φ0其中，R
e
为地球等效半径，H0为载机高度、H
g
为地形高度；S1.2：根据探测行数和探测俯仰中心角分别确定X波段扫描和Ka波段扫描的俯仰角；S1.3：采用先俯仰后方位的方式按序进行X波段电磁波和Ka波段电磁波的发射，所述发射的波形为三段波形组成复合波形，所述复合波形的三段波形分别为按照顺序形成的X波段用于测量反射率Rrf
x
的电磁波波形、Ka波段用于测量反射率Rrf
ka
的电磁波波形以及Ka波段用于测量速度和谱宽的电磁波波形。5.根据权利要求4所述的机载双波段气象雷达探测方法，其特征在于，所述地形高度为探测范围内的平均地高。6.根据权利要求4所述的机载双波段气象雷达探测方法，其特征在于，所述S1.2中X波段扫描的俯仰角φx
n
和Ka波段扫描的俯仰角φka
n
分别为：分别为：其中，σ
φx
为X波段波束间隔，N
x
≮2，iN
x
为1,2，
……
N
x
，σ<...

【专利技术属性】
技术研发人员：高霞，于超鹏，周晔，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：