[发明专利]针对分布式软目标的扫描雷达多普勒速度修正方法及应用

说明书

本发明属于雷达探测技术领域，涉及分布式软目标速度场探测中扫描雷达得到的多普勒速度的修正方法及应用。该方法包括以下步骤：(S1)扫描雷达扫描获取分布式软目标上各位置点的多普勒速度，估计分布式软目标上各位置点在雷达扫描平面上的平面速度；(S2)依据各位置点的平面速度、多普勒速度，根据物质导数，估计分布式软目标上各位置点的加速度；(S3)根据速度修正公式，对分布式软目标上各位置点速度进行修正。本发明还提供了一种采用多普勒速度修正方法获取飞机尾流上各位置点的修正速度，并依据各位置点的修正速度估计飞机尾流漩涡的涡心轨迹的应用过程。通过本发明对多普勒速度场的修正，可以有效提高气象探测领域风速估计的准确度。

技术领域

本发明属于雷达探测技术领域，涉及分布式软目标速度场探测中RHI(RangeHeight Indicator，距离高度显示，缩写：RHI)扫描雷达得到的多普勒速度的修正方法及应用。

背景技术

分布式软目标是指分布范围巨大，内部结构和速度可变的目标，如大气、降雨，飞机尾流等，其速度场的探测是气象学等领域备受关注的问题。基于多普勒雷达RHI扫 描方式的探测是获取竖直扫描平面内分布式软目标速度场的主要方法之一，但是对于多 普勒速度的可靠性，只考虑了雷达测量误差、噪声等因素的影响，而忽略了雷达波束扫 描引起的速度“失真”。RHI扫描雷达需要一定的时间(一般为几秒至几十秒)来完成 一个竖直平面的扫描。在这个扫描时间内，目标体的速度并不是恒定的，所以竖直扫描 平面上各个点处探测到的多普勒速度应是波束扫描到该点时刻的径向速度。图1给出了 一台RHI扫描雷达在竖直平面内由下而上完成一次扫描的示意图(实际的RHI扫描是 由下而上，由上而下往复扫描，这里仅以雷达完成一次由下而上扫描来做说明)。RHI 扫描雷达在扫描平面上向待扫描的空间依次发射若干个波束，简化为图中的直线OA、 OB、OC、OD、OE、OF，其中O为雷达位置。

由于雷达的波束从下向上完成一个竖直平面的扫描需要一定的时间(一般为几秒钟 至十几秒)，所以不同波束探测到的多普勒速度的时刻是不同的(如图1中第i位置和 第j位置两点的扫描时刻t_OB＜t_OE)。进而直接利用多普勒速度来估计得到的速度场是空 间中各点在不同扫描时刻的速度。

因此，对于不同扫描波束上的位置，探测到的速度对应于不同的扫描时刻。所以当基于竖直扫描平面上各点的多普勒速度来统一估计某一时刻分布式软目标的速度分布时，应把不同位置处的速度修正到同一个扫描时刻，以此提高速度场估计的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提出一种RHI扫描雷达探测到的多普勒速度的修正方法，该方法 能够将不同扫描时刻的多普勒速度修正到某一扫描时刻，以利于准确估计扫描平面上分 布式软目标在该时刻的速度场。具体技术方案如下：

一种针对分布式软目标的扫描雷达多普勒速度修正方法，包括以下步骤：

(S1)扫描雷达扫描获取分布式软目标上各位置点的多普勒速度，估计分布式软目标上各位置点在雷达扫描平面上的平面速度；

(S2)依据各位置点的平面速度、多普勒速度，利用物质导数估计分布式软目标 上各位置点的加速度；

(S3)根据下面速度修正公式，对分布式软目标上各位置点的多普勒速度进行修正：

其中i表示分布式软目标上任意一位置点，V_D(α_i,r_i,t′)表示第i点在t′时刻的多普 勒速度，V_D(α_i,r_i,t_i)表示第i点在时刻t_i的多普勒速度，α_i,r_i分别表示第i点相对于扫描雷达的仰角和距离。

优选地，所述利用物质导数估计分布式软目标上各位置点的加速度的计算公式如下：