一種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校系統(tǒng)及方法，包括：產(chǎn)生同步控制信號，產(chǎn)生一個(gè)接收機(jī)標(biāo)校測試信號，實(shí)現(xiàn)接收機(jī)通道增益標(biāo)校，在同一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號向空間發(fā)射，同時(shí)生成發(fā)射功率監(jiān)測信號，實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)發(fā)射功率標(biāo)校；接收目標(biāo)探測回波信號；分別對接收機(jī)標(biāo)校測試信號、發(fā)射功率監(jiān)測信號和目標(biāo)回波信號進(jìn)行處理，得到相應(yīng)的功率譜數(shù)據(jù)；對功率譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到標(biāo)校數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過對毫米波測云雷達(dá)在實(shí)際探測過程中增加實(shí)時(shí)標(biāo)校信號，對發(fā)射機(jī)功率、接收機(jī)接收通道增益進(jìn)行在線測量和標(biāo)校，實(shí)時(shí)獲得雷達(dá)系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，對目標(biāo)回波強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時(shí)標(biāo)校，保證了探測數(shù)據(jù)定量測量的準(zhǔn)確度，為氣象觀測提供真實(shí)可信的觀測資料。
【專利說明】一種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 毫米波測云雷達(dá)主要用于對云、霧、弱降水等氣象目標(biāo)的探測，利用小粒子對電磁 波的散射作用，連續(xù)探測站點(diǎn)上空一定區(qū)域內(nèi)氣象目標(biāo)的回波信號，獲取高時(shí)空分辨率的 氣象目標(biāo)信息，具有對立體空間中氣象目標(biāo)進(jìn)行精確觀測的能力，能夠持續(xù)監(jiān)測天氣的變 化。可應(yīng)用于大氣科學(xué)研究、人工影響天氣、云自動(dòng)化觀測、環(huán)境污染監(jiān)測、機(jī)場氣象保障、 軍事氣象保障等方面和領(lǐng)域。
[0003] 隨著毫米波測云雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，對觀測資料定量測量精度的要求越來越高，保 證測量精度的技術(shù)方法就是對發(fā)射機(jī)功率、接收機(jī)增益雷達(dá)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)校，從而得到準(zhǔn)確 的氣象目標(biāo)參數(shù)；通常的標(biāo)校方法是定期使用專用儀器對雷達(dá)進(jìn)行標(biāo)校測量，在一段時(shí)間 內(nèi)使用同一組標(biāo)校數(shù)據(jù)，這種方法能夠保證一定的測量精度。實(shí)際上雷達(dá)參數(shù)受環(huán)境條件、 運(yùn)行時(shí)間等因素的影響，會經(jīng)常發(fā)生變化。因此，要求對雷達(dá)參數(shù)能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)的機(jī)內(nèi) 標(biāo)校，以便提高測云雷達(dá)觀測資料的測量精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種毫米波測云雷達(dá)實(shí) 時(shí)標(biāo)校系統(tǒng)及方法，解決原有毫米波測云雷達(dá)只能定期進(jìn)行機(jī)外標(biāo)校，不具備實(shí)時(shí)性，不能 充分保證觀測資料測量精度的問題。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校系統(tǒng)， 包括系統(tǒng)控制模塊（1)、信號處理模塊（2)、接收機(jī)（3)、發(fā)射機(jī)（4)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊
[5] ；
[0006] 所述系統(tǒng)控制模塊（1)，用于控制標(biāo)校和目標(biāo)探測過程；
[0007] 所述信號處理模塊（2)，用于產(chǎn)生同步控制信號并輸出給接收機(jī)（3)，還用于對接 收機(jī)（3)發(fā)送的標(biāo)校測試信號、發(fā)射功率監(jiān)測信號和目標(biāo)回波信號分別進(jìn)行信號處理，分 別得到相應(yīng)的功率譜數(shù)據(jù)，并將功率譜數(shù)據(jù)發(fā)送給系統(tǒng)控制模塊（1);
[0008] 所述接收機(jī)（3)，用于在每個(gè)同步周期產(chǎn)生一個(gè)接收機(jī)標(biāo)校測試信號，發(fā)送給信號 處理模塊（2)，實(shí)現(xiàn)接收機(jī)通道增益標(biāo)校，在同一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號，發(fā)送給 發(fā)射機(jī)（4);還用于將接收的目標(biāo)探測回波信號發(fā)給信號處理模塊（2);
[0009] 所述發(fā)送機(jī)（4)，用于將目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號向空間發(fā)射時(shí)，同時(shí)生成發(fā)射功率監(jiān)測 信號，經(jīng)接收機(jī)（3)處理后發(fā)送給信號處理模塊（2)，實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)發(fā)射功率標(biāo)校；
[0010] 所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊（5)，用于從系統(tǒng)控制模塊（1)獲得功率譜數(shù)據(jù)，對功率譜 數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到相關(guān)參數(shù)，利用相關(guān)參數(shù)計(jì)算標(biāo)校數(shù)據(jù)。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過對毫米波測云雷達(dá)在實(shí)際探測過程中增加實(shí)時(shí) 標(biāo)校信號，對發(fā)射機(jī)功率、接收機(jī)接收通道的增益進(jìn)行在線測量和標(biāo)校，實(shí)時(shí)獲得雷達(dá)系統(tǒng) 的狀態(tài)參數(shù)，對目標(biāo)回波強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時(shí)標(biāo)校，保證了探測數(shù)據(jù)定量測量的準(zhǔn)確度，從而為氣 象觀測提供真實(shí)可信的觀測資料。
[0012] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0013] 進(jìn)一步，所述接收機(jī)（3)包括三個(gè)接收通道，分別為水平極化接收通道、垂直極化 接收通道和輔助接收通道；所述信號處理模塊（2)包括兩個(gè)處理通道，分別為第一處理通 道和第二處理通道，接收機(jī)（3)的水平極化接收通道與信號處理模塊（2)的第一處理通道 連接，接收機(jī)（3)的垂直極化接收通道和輔助接收通道通過切換開關(guān)與信號處理模塊（2) 的第二處理通道連接，在進(jìn)行發(fā)射機(jī)發(fā)射功率標(biāo)校測量時(shí)，第二處理通道與接收機(jī)（3)的 輔助通道連接，在進(jìn)行接收機(jī)（3)接收通道增益標(biāo)校測量與回波信號測量時(shí)，第二處理通 道與垂直極化接收通道連接。
[0014] 進(jìn)一步，所述接收機(jī)（3)通過水平極化接收通道和垂直極化接收通道對接收機(jī)標(biāo) 校測試信號進(jìn)行下變頻處理，進(jìn)而發(fā)送給信號處理模塊（2)，實(shí)現(xiàn)對接收機(jī)（3)的水平極化 接收通道和垂直極化接收通道增益的標(biāo)校測量。
[0015] 進(jìn)一步，所述發(fā)射機(jī)（4)對接收機(jī)（3)發(fā)送的目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號進(jìn)行放大處理，進(jìn) 而輻射到空間中，同時(shí)發(fā)射機(jī)（4)的耦合器形成發(fā)射功率監(jiān)測信號，發(fā)送給接收機(jī)（3)，并 經(jīng)接收機(jī)（3)的輔助接收通道進(jìn)行下變頻處理發(fā)送給信號處理模塊（2)，實(shí)現(xiàn)對發(fā)射機(jī)（4) 發(fā)射功率的標(biāo)校測量。
[0016] 進(jìn)一步，所述接收機(jī)（3)接收目標(biāo)回波信號，分別發(fā)送給水平極化接收通道和垂 直極化接收通道，兩個(gè)極化接收通道對回波信號進(jìn)行下變頻處理，進(jìn)而發(fā)送給信號處理模 塊（2)，實(shí)現(xiàn)回波信號測量。
[0017] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校方法， 包括如下步驟：
[0018] 步驟1，系統(tǒng)控制模塊控制啟動(dòng)實(shí)時(shí)標(biāo)校和目標(biāo)探測的運(yùn)行過程；
[0019] 步驟2,信號處理模塊產(chǎn)生同步控制信號，接收機(jī)在每個(gè)同步周期產(chǎn)生一個(gè)接收機(jī) 標(biāo)校測試信號，實(shí)現(xiàn)接收機(jī)通道增益標(biāo)校，且在同一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號；
[0020] 步驟3,發(fā)射機(jī)將目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號向空間發(fā)射時(shí)，同時(shí)生成發(fā)射功率監(jiān)測信號， 經(jīng)接收機(jī)處理后發(fā)送給信號處理模塊，實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)發(fā)射功率標(biāo)校；
[0021] 步驟4,目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號發(fā)射完畢，接收機(jī)接收目標(biāo)探測回波信號并發(fā)送給信號 處理模塊；
[0022] 步驟5,信號處理模塊對接收機(jī)標(biāo)校測試信號、發(fā)射功率監(jiān)測信號和目標(biāo)回波信號 進(jìn)行處理，分別得到相應(yīng)的功率譜數(shù)據(jù)；
[0023] 步驟6,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊對功率譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到相關(guān)參數(shù)，利用相關(guān)參數(shù)計(jì) 算標(biāo)校數(shù)據(jù)。
[0024] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0025] 進(jìn)一步，步驟2中實(shí)現(xiàn)接收機(jī)通道增益標(biāo)校的具體步驟為：
[0026] 步驟2. 1，接收機(jī)的頻綜組件在每個(gè)同步周期內(nèi)先產(chǎn)生一個(gè)接收機(jī)標(biāo)校測試信號， 分別發(fā)送給接收機(jī)的水平極化接收通道和垂直極化接收通道；
[0027] 步驟2. 2,水平極化接收通道和垂直極化接收通道對接收機(jī)標(biāo)校測試信號進(jìn)行下 變頻處理進(jìn)而發(fā)送給信號處理模塊；
[0028] 步驟2. 3,信號處理模塊對預(yù)定周期個(gè)數(shù)內(nèi)接收的接收機(jī)標(biāo)校測試信號進(jìn)行中頻 采樣處理，得到相應(yīng)的功率譜數(shù)據(jù)。
[0029] 進(jìn)一步，步驟3的具體實(shí)現(xiàn)為：
[0030] 步驟3. 1，發(fā)射機(jī)的耦合器生成發(fā)射功率監(jiān)測信號，發(fā)送給接收機(jī)；
[0031] 步驟3. 2,接收機(jī)經(jīng)輔助接收通道對發(fā)射功率檢測信號進(jìn)行下變頻處理，進(jìn)而發(fā)送 給信號處理模塊；
[0032] 步驟3. 3,信號處理模塊對預(yù)定周期個(gè)數(shù)內(nèi)接收的接收機(jī)標(biāo)校測試信號進(jìn)行中頻 采樣處理，得到相應(yīng)的功率譜數(shù)據(jù)。
[0033] 進(jìn)一步，步驟4的具體實(shí)現(xiàn)為：
[0034] 步驟4. 1，接收機(jī)接收目標(biāo)回波信號，分別發(fā)送給接收機(jī)的水平極化接收通道和垂 直極化接收通道；
[0035] 步驟4. 2,水平極化接收通道和垂直極化接收通道對目標(biāo)回波信號進(jìn)行下變頻處 理進(jìn)而發(fā)送給信號處理模塊；
[0036] 步驟4. 3,信號處理模塊對預(yù)定周期個(gè)數(shù)內(nèi)接收的接收機(jī)標(biāo)校測試信號進(jìn)行中頻 采樣處理，得到相應(yīng)的功率譜數(shù)據(jù)。
[0037] 進(jìn)一步，步驟6的具體實(shí)現(xiàn)為：
[0038] 步驟6. 1，系統(tǒng)控制模塊將接收機(jī)標(biāo)校測試信號的功率譜數(shù)據(jù)、發(fā)射功率監(jiān)測信號 的功率譜數(shù)據(jù)和回波信號的功率譜數(shù)據(jù)存儲在不同的內(nèi)存中；
[0039] 步驟6. 2,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊分別對上述功率譜數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，信號識別和數(shù) 據(jù)處理，得到信號功率、通道噪聲、徑向速度、速度譜寬、信噪比和信號質(zhì)量指數(shù)；
[0040] 步驟6. 3,利用信號功率和通道噪聲計(jì)算得到所需的標(biāo)校結(jié)果數(shù)據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041] 圖1為本發(fā)明一種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042] 圖2為本發(fā)明一種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校方法流程圖。
[0043] 附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下：
[0044] 1、系統(tǒng)控制模塊，2、信號處理模塊，3、接收機(jī)，4、發(fā)射機(jī)，5、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊。

【具體實(shí)施方式】
[0045] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0046] 如圖1所示，一種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校系統(tǒng)，包括系統(tǒng)控制模塊（1)、信號處 理模塊（2)、接收機(jī)（3)、發(fā)射機(jī)（4)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊（5)。
[0047] 本實(shí)施例中，運(yùn)行時(shí)所述系統(tǒng)控制模塊（1)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊加載到工業(yè)控制 計(jì)算機(jī)的共享內(nèi)存中，所述信號處理模塊為插在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)插槽上的信號處理器；所 述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過PCI總線分別與所述系統(tǒng)控制模塊（1)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊（5)和信 號處理模塊（2)連接，所述信號處理模塊（2)具有兩個(gè)處理通道，接收機(jī)（3)具有三個(gè)接收 通道，接收機(jī)（3)通過電纜和切換開關(guān)與信號處理模塊（2)連接，再通過電纜與發(fā)射機(jī)（4) 連接。
[0048] 所述系統(tǒng)控制模塊（1)，用于控制標(biāo)校和目標(biāo)探測過程的；所述信號處理模塊 (2) ，控制實(shí)時(shí)標(biāo)校和探測信號的輸出，用于產(chǎn)生同步控制信號并輸出給接收機(jī)（3)，還用 于對接收機(jī)（3)發(fā)送的標(biāo)校測試信號、發(fā)射功率監(jiān)測信號和目標(biāo)回波信號分別進(jìn)行信號 處理，分別得到相應(yīng)的功率譜數(shù)據(jù)，并將功率譜數(shù)據(jù)發(fā)送給系統(tǒng)控制模塊（1);所述接收機(jī) (3) ，用于在每個(gè)同步周期產(chǎn)生一個(gè)接收機(jī)標(biāo)校測試信號，發(fā)送給信號處理模塊（2)，實(shí)現(xiàn)接 收機(jī)通道增益標(biāo)校，在同一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號，發(fā)送給發(fā)射機(jī)（4);還用于將 接收的目標(biāo)探測回波信號發(fā)送給信號處理模塊（2);所述發(fā)射機(jī)（4)，用于將目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng) 信號向空間發(fā)射時(shí)，同時(shí)生成發(fā)射功率監(jiān)測信號，經(jīng)接收機(jī)（3)處理后發(fā)送給信號處理模 塊（2)，實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)發(fā)射功率標(biāo)校；所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊（5)，用于從系統(tǒng)控制模塊（1)獲 得功率譜數(shù)據(jù)，對功率譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到相關(guān)參數(shù)，利用相關(guān)參數(shù)計(jì)算標(biāo)校數(shù)據(jù)。
[0049] 所述接收機(jī)（3)包括三個(gè)接收通道，分別為水平極化接收通道、垂直極化接收通 道和輔助接收通道；所述信號處理模塊（2)包括兩個(gè)處理通道，分別為第一處理通道和第 二處理通道，接收機(jī)（3)的水平極化接收通道與信號處理模塊（2)的第一處理通道連接，接 收機(jī)（3)的垂直極化接收通道和輔助接收通道通過切換開關(guān)與信號處理模塊（2)的第二處 理通道連接，在進(jìn)行發(fā)射機(jī)發(fā)射功率標(biāo)校測量時(shí)，第二處理通道與接收機(jī)（3)的輔助通道 連接，在進(jìn)行接收機(jī)（3)接收通道增益標(biāo)校測量與回波信號測量時(shí)，第二處理通道與垂直 極化接收通道連接。
[0050] 所述接收機(jī)（3)通過水平極化接收通道和垂直極化接收通道對接收機(jī)標(biāo)校測試 信號進(jìn)行下變頻處理，進(jìn)而發(fā)送給信號處理模塊（2)，實(shí)現(xiàn)對接收機(jī)（3)的水平極化接收通 道和垂直極化接收通道增益的標(biāo)校測量。
[0051] 所述發(fā)射機(jī)（4)對接收機(jī)（3)發(fā)送的目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號進(jìn)行放大處理，進(jìn)而輻射 到空間中，同時(shí)發(fā)射機(jī)（4)的耦合器形成發(fā)射功率監(jiān)測信號，發(fā)送給接收機(jī)（3)，并經(jīng)接收 機(jī)（3)的輔助接收通道進(jìn)行下變頻處理發(fā)送給信號處理模塊（2)，實(shí)現(xiàn)對發(fā)射機(jī)（4)發(fā)射功 率的標(biāo)校測量。
[0052] 所述接收機(jī)（3)接收目標(biāo)回波信號，分別發(fā)送給水平極化接收通道和垂直極化接 收通道，兩個(gè)極化接收通道對回波信號進(jìn)行下變頻處理，進(jìn)而發(fā)送給信號處理模塊（2)，實(shí) 現(xiàn)回波信號測量。
[0053] 毫米波測云雷達(dá)的接收機(jī)標(biāo)校測試信號和目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號由接收機(jī)的頻綜組 件產(chǎn)生。
[0054] 標(biāo)校信號和目標(biāo)探測信號說明：接收機(jī)在每個(gè)同步周期中首先輸出一個(gè)接收機(jī)標(biāo) 校測試信號，并將其發(fā)送給接收機(jī)的兩個(gè)極化接收通道，即水平極化接收通道和垂直極化 接收通道，進(jìn)行下變頻處理，然后輸入給信號處理模塊，對兩個(gè)接收通道的增益進(jìn)行標(biāo)校測 量。
[0055] 接收機(jī)向發(fā)射機(jī)發(fā)送一個(gè)目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號，發(fā)射機(jī)將目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號放大后 發(fā)射出去，同時(shí)經(jīng)過發(fā)射機(jī)中的耦合器生成發(fā)射功率監(jiān)測信號，發(fā)送給接收機(jī)，進(jìn)而通過接 收機(jī)的輔助接收通道發(fā)送給信號處理器，實(shí)現(xiàn)對發(fā)射機(jī)功率的標(biāo)校測量。
[0056] 接收機(jī)接收氣象目標(biāo)的回波信號，分別輸入給接收機(jī)的兩個(gè)極化接收通道，即水 平極化接收通道和垂直極化接收通道，進(jìn)行下變頻處理，然后輸入給信號處理模塊，對兩個(gè) 通道的回波信號進(jìn)行測量。
[0057] 如圖2所示，一種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校方法，包括如下步驟：
[0058] 步驟1，系統(tǒng)控制模塊控制啟動(dòng)實(shí)時(shí)標(biāo)校和目標(biāo)探測的運(yùn)行過程。
[0059] 具體為，系統(tǒng)控制模塊向信號處理模塊發(fā)送已設(shè)置好的工作參數(shù)，參數(shù)包括每個(gè) 同步周期長度、同步周期的個(gè)數(shù)N、距離層數(shù)M、每個(gè)距離層上的功率譜密度個(gè)數(shù)F，啟動(dòng)實(shí) 時(shí)標(biāo)校和目標(biāo)探測的運(yùn)行過程。
[0060] 步驟2,信號處理模塊產(chǎn)生同步控制信號，接收機(jī)在每個(gè)同步周期產(chǎn)生一個(gè)接收機(jī) 標(biāo)校測試信號，實(shí)現(xiàn)接收機(jī)通道增益標(biāo)校，且在同一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號。
[0061] 具體為，信號處理模塊向接收機(jī)輸出同步控制信號，使接收機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)；接收 機(jī)的頻綜組件在每個(gè)同步周期中首先輸出一個(gè)接收機(jī)標(biāo)校測試信號，將接收機(jī)標(biāo)校測試信 號分為兩路，分別輸入給接收機(jī)的兩個(gè)接收通道，即水平極化接收通道和垂直極化接收通 道，對兩個(gè)接收通道的增益進(jìn)行標(biāo)校測量；水平極化接收通道和垂直極化接收通道對接收 機(jī)標(biāo)校測試信號進(jìn)行下變頻處理進(jìn)而發(fā)送給信號處理模塊；信號處理模塊對預(yù)定周期個(gè)數(shù) 內(nèi)接收的接收機(jī)標(biāo)校測試信號進(jìn)行中頻采樣處理，得到相應(yīng)的功率譜數(shù)據(jù)。
[0062] 步驟3,發(fā)射機(jī)將目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號向空間發(fā)射時(shí)，同時(shí)生成發(fā)射功率監(jiān)測信號， 經(jīng)接收機(jī)處理后發(fā)送給信號處理模塊，實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)發(fā)射功率標(biāo)校。
[0063] 具體為，接收機(jī)向發(fā)射機(jī)輸出一個(gè)目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號，發(fā)射機(jī)將目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信 號放大后發(fā)射出去，同時(shí)經(jīng)過發(fā)射機(jī)內(nèi)部的耦合器產(chǎn)生發(fā)射功率監(jiān)測信號發(fā)送給接收機(jī)， 經(jīng)接收機(jī)的輔助接收通道進(jìn)行下變頻處理，然后發(fā)送給信號處理模塊，進(jìn)行數(shù)字采樣處理， 對發(fā)射機(jī)功率進(jìn)行標(biāo)校測量；
[0064] 步驟4,目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號發(fā)射完畢，接收機(jī)接收目標(biāo)探測回波信號并發(fā)送給信號 處理模塊。
[0065] 具體為，在目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號輸出結(jié)束后，接收機(jī)接收氣象目標(biāo)的回波信號，分別 輸入給接收機(jī)的兩個(gè)極化接收通道，即水平極化接收通道和垂直極化接收通道，接收機(jī)進(jìn) 行下變頻處理，然后輸入給信號處理模塊，對兩個(gè)通道的回波信號進(jìn)行測量；信號處理模 塊對預(yù)定周期個(gè)數(shù)內(nèi)接收的接收機(jī)標(biāo)校測試信號進(jìn)行數(shù)字采樣處理，得到相應(yīng)的功率譜數(shù) 據(jù)。
[0066] 步驟5,信號處理模塊對接收機(jī)標(biāo)校測試信號、發(fā)射功率監(jiān)測信號和目標(biāo)回波信號 進(jìn)行處理，分別得到相應(yīng)的功率譜數(shù)據(jù)；
[0067] 在每個(gè)同步周期內(nèi)接收機(jī)能夠依次接收到兩個(gè)接收通道的標(biāo)校測試信號、發(fā)射功 率監(jiān)測信號和目標(biāo)回波信號共三種測量信號，信號處理模塊進(jìn)行中頻信號數(shù)字采樣處理， 經(jīng)過N個(gè)同步周期的信號采樣處理后，信號處理模塊進(jìn)行一次完整的信號處理，得到三種 信號的功率譜數(shù)據(jù)，將這些功率譜數(shù)據(jù)通過PCI總線傳送給系統(tǒng)控制模塊。
[0068] 步驟6,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊對功率譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到相關(guān)參數(shù)，利用相關(guān)參數(shù)計(jì) 算標(biāo)校數(shù)據(jù)。
[0069] 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊接收系統(tǒng)控制模塊傳送的功率譜數(shù)據(jù)，功率譜數(shù)據(jù)具有固定的 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括M個(gè)距離層，每個(gè)距離層上包括F個(gè)功率譜密度數(shù)據(jù)，并且M個(gè)距離層分為3 段，依次對應(yīng)上述三種信號的功率譜數(shù)據(jù)。按照上述預(yù)先設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分別提取出接收 機(jī)兩個(gè)通道的標(biāo)校測試信號的功率譜數(shù)據(jù)，發(fā)射機(jī)功率監(jiān)測信號的功率譜數(shù)據(jù)和目標(biāo)探測 回波信號的功率譜數(shù)據(jù)，保存在不同地址的內(nèi)存中；然后對功率譜數(shù)據(jù)分別進(jìn)行質(zhì)量控制， 信號識別和數(shù)據(jù)處理，生成信號功率、通道噪聲、徑向速度、速度譜寬、信噪比和信號質(zhì)量指 數(shù)，接著，利用生成的信號功率和通道噪聲可以得到需要的標(biāo)校結(jié)果數(shù)據(jù)。
[0070] 計(jì)算接收機(jī)通道增益的具體計(jì)算過程如下：
[0071] 首先，對兩個(gè)接收通道標(biāo)校測試信號的信號功率進(jìn)行處理，得到兩個(gè)接收通道的 增益值，處理公式如下：
[0072] Gr = Pcmax-Gs-PT+NL (1)
[0073] 其中，Gs為信號處理的增益，Pt為測試信號的輸出功率，隊(duì)為信號衰減設(shè)置值，這 幾個(gè)參數(shù)都為預(yù)先存儲的固定值，單位都為dB，存儲在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊直接使用。（^為 接收通道增益值，P cmx為處理得到的標(biāo)校測試信號的信號功率，用兩個(gè)通道的測試信號功 率按公式1計(jì)算得到兩個(gè)接收通道的增益，單位都為dB。
[0074] 接著，對發(fā)射機(jī)功率監(jiān)測信號的信號功率進(jìn)行處理，得到發(fā)射機(jī)功率值，處理公式 如下：
[0075] Pt = Ptfflax+Nnoise+Pc (2)
[0076] 其中，Pt為發(fā)射機(jī)功率準(zhǔn)確值，Ptniax為處理得到的發(fā)射機(jī)監(jiān)測信號的信號功率， Nmise為通道噪聲值，P。為修正系數(shù)，單位都為dB。
[0077] 最后，需要處理出氣象目標(biāo)的準(zhǔn)確值。氣象回波強(qiáng)度一般用反射率因子Z表示，單 位為其處理模型近似為：
[0078] Z = C0PrR2 (3)
[0079] 其中，Ctl為雷達(dá)常數(shù)，已為目標(biāo)回波信號的準(zhǔn)確值，單位為dB，R為回波距離，單位 為m ;由公式3可知，反射率因子Z的測量準(zhǔn)確度取決于回波信號功率和雷達(dá)常數(shù)Ctl。按如 下公式可以得到氣象目標(biāo)回波強(qiáng)度的準(zhǔn)確值。
[0080] Pr = Prmax-Gr (4)
[0081] 其中，PMax為處理得到的目標(biāo)回波信號的信號功率，4為接收通道增益值。按公式 4分別處理出兩個(gè)接收通道的回波信號功率準(zhǔn)確值。
[0082] 雷達(dá)常數(shù)Cci的處理公式如下：
[0083]

【權(quán)利要求】
1. 一種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校系統(tǒng)，其特征在于，包括系統(tǒng)控制模塊（1)、信號處理 模塊（2)、接收機(jī)（3)、發(fā)射機(jī)（4)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊（5); 所述系統(tǒng)控制模塊（1)，用于控制標(biāo)校和目標(biāo)探測過程； 所述信號處理模塊（2)，用于產(chǎn)生同步控制信號并輸出給接收機(jī)（3)，還用于對接收機(jī) (3)發(fā)送的標(biāo)校測試信號、發(fā)射功率監(jiān)測信號和目標(biāo)回波信號分別進(jìn)行信號處理，分別得到 相應(yīng)的功率譜數(shù)據(jù)，并將功率譜數(shù)據(jù)發(fā)送給系統(tǒng)控制模塊（1); 所述接收機(jī)（3)，用于在每個(gè)同步周期產(chǎn)生一個(gè)接收機(jī)標(biāo)校測試信號，發(fā)送給信號處理 模塊（2)，實(shí)現(xiàn)接收機(jī)通道增益標(biāo)校，在同一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號，發(fā)送給發(fā)射 機(jī)（4);還用于將接收的目標(biāo)探測回波信號發(fā)送給信號處理模塊（2); 所述發(fā)送機(jī)（4)，用于將目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號向空間發(fā)射時(shí)，同時(shí)生成發(fā)射功率監(jiān)測信 號，經(jīng)接收機(jī)（3)處理后發(fā)送給信號處理模塊（2)，實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)發(fā)射功率標(biāo)校； 所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊（5)，用于從系統(tǒng)控制模塊（1)獲得功率譜數(shù)據(jù)，對功率譜數(shù)據(jù) 進(jìn)行處理得到相關(guān)參數(shù)，利用相關(guān)參數(shù)計(jì)算標(biāo)校數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校系統(tǒng)，其特征在于，所述接收機(jī) (3)包括三個(gè)接收通道，分別為水平極化接收通道、垂直極化接收通道和輔助接收通道；所 述信號處理模塊（2)包括兩個(gè)處理通道，分別為第一處理通道和第二處理通道，接收機(jī)（3) 的水平極化接收通道與信號處理模塊（2)的第一處理通道連接，接收機(jī)（3)的垂直極化接 收通道和輔助接收通道通過切換開關(guān)與信號處理模塊（2)的第二處理通道連接，在進(jìn)行發(fā) 射機(jī)發(fā)射功率標(biāo)校測量時(shí)，第二處理通道與接收機(jī)（3)的輔助通道連接，在進(jìn)行接收機(jī)（3) 接收通道增益標(biāo)校測量與回波信號測量時(shí)，第二處理通道與垂直極化接收通道連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校系統(tǒng)，其特征在于，所述接收機(jī) (3) 通過水平極化接收通道和垂直極化接收通道對接收機(jī)標(biāo)校測試信號進(jìn)行下變頻處理， 進(jìn)而發(fā)送給信號處理模塊（2)，實(shí)現(xiàn)對接收機(jī)（3)的水平極化接收通道和垂直極化接收通 道增益的標(biāo)校測量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī) (4) 對接收機(jī)（3)發(fā)送的目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號進(jìn)行放大處理，進(jìn)而輻射到空間中，同時(shí)發(fā)射機(jī) (4)的耦合器形成發(fā)射功率監(jiān)測信號，發(fā)送給接收機(jī)（3)，并經(jīng)接收機(jī)（3)的輔助接收通道 進(jìn)行下變頻處理發(fā)送給信號處理模塊（2)，實(shí)現(xiàn)對發(fā)射機(jī)（4)發(fā)射功率的標(biāo)校測量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校系統(tǒng)，其特征在于，所述接收機(jī) (3)接收目標(biāo)回波信號，分別發(fā)送給水平極化接收通道和垂直極化接收通道，兩個(gè)極化接收 通道對回波信號進(jìn)行下變頻處理，進(jìn)而發(fā)送給信號處理模塊（2)，實(shí)現(xiàn)回波信號測量。
6. -種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1，系統(tǒng)控制模塊控制啟動(dòng)實(shí)時(shí)標(biāo)校和目標(biāo)探測的運(yùn)行過程； 步驟2,信號處理模塊產(chǎn)生同步控制信號，接收機(jī)在每個(gè)同步周期產(chǎn)生一個(gè)接收機(jī)標(biāo)校 測試信號，實(shí)現(xiàn)接收機(jī)通道增益標(biāo)校，且在同一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號； 步驟3,發(fā)射機(jī)將目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號向空間發(fā)射時(shí)，同時(shí)生成發(fā)射功率監(jiān)測信號，經(jīng)接 收機(jī)處理后發(fā)送給信號處理模塊，實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)發(fā)射功率標(biāo)校； 步驟4,目標(biāo)探測驅(qū)動(dòng)信號發(fā)射完畢，接收機(jī)接收目標(biāo)探測回波信號并發(fā)送給信號處理 模塊； 步驟5,信號處理模塊對接收機(jī)標(biāo)校測試信號、發(fā)射功率監(jiān)測信號和目標(biāo)回波信號進(jìn)行 處理，分別得到相應(yīng)的功率譜數(shù)據(jù)，存儲到系統(tǒng)控制模塊； 步驟6,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊對功率譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到相關(guān)參數(shù)，利用相關(guān)參數(shù)計(jì)算標(biāo) 校數(shù)據(jù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述一種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校方法，其特征在于，步驟2中實(shí)現(xiàn) 接收機(jī)通道增益標(biāo)校的具體步驟為： 步驟2. 1，接收機(jī)的頻綜組件在每個(gè)同步周期內(nèi)先產(chǎn)生一個(gè)接收機(jī)標(biāo)校測試信號，分別 發(fā)送給接收機(jī)的水平極化接收通道和垂直極化接收通道； 步驟2. 2,水平極化接收通道和垂直極化接收通道對接收機(jī)標(biāo)校測試信號進(jìn)行下變頻 處理進(jìn)而發(fā)送給信號處理模塊； 步驟2. 3,信號處理模塊對預(yù)定周期個(gè)數(shù)內(nèi)接收的接收機(jī)標(biāo)校測試信號進(jìn)行中頻采樣 處理，得到相應(yīng)的功率譜數(shù)據(jù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述一種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校方法，其特征在于，步驟3的具體 實(shí)現(xiàn)為： 步驟3. 1，發(fā)射機(jī)的耦合器生成發(fā)射功率監(jiān)測信號，發(fā)送給接收機(jī)； 步驟3. 2,接收機(jī)經(jīng)輔助接收通道對發(fā)射功率監(jiān)測信號進(jìn)行下變頻處理，進(jìn)而發(fā)送給信 號處理模塊； 步驟3. 3,信號處理模塊對預(yù)定周期個(gè)數(shù)內(nèi)接收的發(fā)射功率監(jiān)測信號進(jìn)行中頻采樣處 理，得到相應(yīng)的功率譜數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述一種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校方法，其特征在于，步驟4的具體 實(shí)現(xiàn)為： 步驟4. 1，接收機(jī)接收目標(biāo)回波信號，分別發(fā)送給接收機(jī)的水平極化接收通道和垂直極 化接收通道； 步驟4. 2,水平極化接收通道和垂直極化接收通道對目標(biāo)回波信號進(jìn)行下變頻處理進(jìn) 而發(fā)送給信號處理模塊； 步驟4. 3,信號處理模塊對預(yù)定周期個(gè)數(shù)內(nèi)接收的目標(biāo)回波信號進(jìn)行中頻采樣處理，得 到相應(yīng)的功率譜數(shù)據(jù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述一種毫米波測云雷達(dá)實(shí)時(shí)標(biāo)校方法，其特征在于，步驟6的具 體實(shí)現(xiàn)為： 步驟6. 1，系統(tǒng)控制模塊將接收機(jī)標(biāo)校測試信號的功率譜數(shù)據(jù)、發(fā)射功率監(jiān)測信號的功 率譜數(shù)據(jù)和回波信號的功率譜數(shù)據(jù)存儲在不同的內(nèi)存中； 步驟6. 2,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊分別對上述功率譜數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，信號識別和數(shù)據(jù)處 理，得到信號功率、通道噪聲、徑向速度、速度譜寬、信噪比和信號質(zhì)量指數(shù)； 步驟6. 3,利用信號功率和通道噪聲計(jì)算得到所需的標(biāo)校結(jié)果數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G01S7/40GK104459650SQ201410698555
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】任迎新, 魏艷強(qiáng), 周亭亭, 王志銳 申請人:北京無線電測量研究所