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专利号: 2021112027950
申请人: 成都信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种双偏振天气雷达回波信号仿真方法,其特征在于,该方法包括双偏振天气雷达回波信号仿真方法和双偏振雷达体扫模式回波信号仿真方法,其中,所述双偏振天气雷达回波信号仿真方法包括以下步骤:

S1:获取双偏振天气雷达水平通道和垂直通道的回波信号功率;

S2:进行水平通道和垂直通道回波信号的复频谱建模,建立水平通道和垂直通道回波信号的相位差、强度差、相关性;

S3:根据水平通道的两路正交信号生成水平通道的时域I/Q回波信号,根据垂直通道的两路正交信号生成垂直通道的时域I/Q回波信号;

S4:模拟接收机水平通道和垂直通道回波信号噪声和通道增益。

2.根据权利要求1所述的双偏振天气雷达回波信号仿真方法,其特征在于,步骤S1中的具体步骤包括:

根据天气雷达水平通道反射率因子、雷达波长、天线增益、水平通道发射峰值功率、脉冲宽度、波束宽度、大气损耗、除大气损耗外的总损耗、目标距离雷达的距离、降雨衰减系数、经验常数计算获得所述双偏振天气雷达水平通道回波信号功率;

根据天气雷达差分反射率因子、大气损耗、除大气损耗外的总损耗、天气雷达水平通道反射率因子、雷达波长、天线增益、垂直通道发射峰值功率、脉冲宽度、波束宽度、目标距离雷达的距离、降雨衰减系数、经验常数计算获得所述双偏振天气雷达垂直通道回波信号功率。

3.根据权利要求1所述的双偏振天气雷达回波信号仿真方法,其特征在于,步骤S2中选用高斯普模型作为回波信号的归一化功率谱,建立水平通道和垂直通道回波信号的相位差、强度差、相关性具体步骤包括:根据频率域的谱宽、速度域的谱宽、多普勒频率、雷达径向速度建立回波信号的功率谱;

使用傅里叶变换获得水平通道和垂直通道功率谱随机化噪声,建立水平通道和垂直通道回波信号的相关性;

根据回波信号的功率谱、雷达脉冲积累数、脉冲重复频率、差分传播相位、随机相位、水平通道功率谱随机化噪声建立水平通道回波信号的复频率模型;

根据回波信号的功率谱、雷达脉冲积累数、脉冲重复频率、差分传播相位、随机相位、垂直通道功率谱随机化噪声建立垂直通道回波信号的复频率模型;

将水平通道回波信号的不同强度和相位代入水平通道回波信号的复频率模型,将垂直通道回波信号的不同强度和相位代入垂直通道回波信号的复频率模型,获得水平通道和垂直通道回波信号的相位差和强度差。

4.根据权利要求1所述的双偏振天气雷达回波信号仿真方法,其特征在于,步骤S4中,模拟接收机水平通道和垂直通道回波信号噪声和通道增益包括具体步骤:使用接收机噪声系数获得接收机噪声等效功率;

使用接收机通道增益来计算接收机通道到数字中频过程中对回波信号的功率增益。

5.根据权利要求1所述的双偏振天气雷达回波信号仿真方法,其特征在于:所述双偏振雷达体扫模式回波信号仿真方法包括连续监测模式、连续多普勒模式、批处理模式、CDX模式、双PRF模式、参差PRF模式、SZ‑2相位编码模式下的双偏振天气雷达回波信号仿真方法。

6.根据权利要求5所述的双偏振天气雷达回波信号仿真方法,其特征在于,所述连续监测模式下的双偏振天气雷达回波信号仿真方法包括具体步骤:根据天气雷达的脉冲重复频率PRF计算雷达最大不模糊速度;

根据当前需要仿真的真实天气雷达回波速度计算回波速度模糊后的速度值;

根据回波速度模糊后速度值模拟仿真产生速度模糊的回波信号特征;

按照S1‑S4所述的双偏振天气雷达回波信号仿真方法,仿真连续监测模式下的双偏振天气雷达回波信号特征。

7.根据权利要求5所述的双偏振天气雷达回波信号仿真方法,其特征在于,所述连续多普勒模式下的双偏振天气雷达回波信号仿真方法包括具体步骤:当回波速度很大并且超过最大模糊速度范围时,按照所述连续监测模式下的双偏振天气雷达回波信号仿真方法,进行连续监测模式下的双偏振天气雷达回波信号特征仿真;

根据天气雷达当前工作的脉冲重复周期PRT获得最大不模糊距离;

根据当前需要仿真的回波位置,判断回波是否会产生距离折叠,若会产生距离折叠则计算会产生多少次距离折叠以及距离折叠的位置;

使用时域混叠方法模拟回波信号的折叠过程。

8.根据权利要求5所述的双偏振天气雷达回波信号仿真方法,其特征在于,所述批处理模式下的双偏振天气雷达回波信号仿真方法包括具体步骤:多次重复发射长脉冲重复周期和短脉冲重复周期的脉冲,仿真产生整个批处理模式下的双偏振天气雷达回波信号。

9.根据权利要求5所述的双偏振天气雷达回波信号仿真方法,其特征在于,所述双PRF模式下的双偏振天气雷达回波信号仿真方法包括具体步骤:(a)对每一个距离库单元,以4:3或3:2的频率多次重复发射长脉冲重复周期和短脉冲重复周期的脉冲产生回波;

(b)在回波信号序列排序和组合输出时,按照先长脉冲重复周期、后短脉冲重复周期的序列组合顺序输出;

其他距离库按照步骤(a)、(b)产生回波,循环所有距离库和所有径向。

10.根据权利要求5所述的双偏振天气雷达回波信号仿真方法,其特征在于,所述SZ‑2相位编码模式下的双偏振天气雷达回波信号仿真方法包括具体步骤:天气雷达发射长脉冲重复周期的发射脉冲信号,扫描一圈,获得长脉冲重复周期的回波信号;

发射具有SZ相位编码的短脉冲重复周期扫描一圈,获取具有相位编码的回波信号;

在信号处理时,结合长脉冲重复周期下不容易距离模糊的回波功率和位置,使用SZ‑2处理算法恢复距离模糊出的反射率值。