[发明专利]一种风轮机多径回波信号建模方法

权利要求书

1.一种风轮机多径回波信号建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，根据多径效应构建雷达经风轮机-反射体反射的多条回波路径；

S2，根据散射点积分算法分别计算每条回波路径在风轮机的回波信号；

S3，将每条回波路径的回波信号结合每条回波路径预设的反射系数进行相干叠加，得到风轮机多径回波信号。

2.根据权利要求1所述风轮机多径回波信号建模方法，其特征在于，在S1步骤中，所述多条回波路径的构建方法为：根据雷达、风轮机、反射体的方位结构，得到前3次反射的4条回波路径分别为：

第1次反射的回波路径：雷达-风轮机-雷达；

第2次反射的回波路径1：雷达-反射体-风轮机-雷达；

第2次反射的回波路径2：雷达-风轮机-反射体-雷达；

第3次反射的回波路径：雷达-反射体-风轮机-反射体-雷达。

3.根据权利要求1所述风轮机多径回波信号建模方法，其特征在于，所述S2步骤具体包括步骤：

S21，选取一台风轮机一个叶片上的一个散射点，选取多条回波路径中的一条回波路径，建立所选取回波路径在所选取风轮机的回波信号几何计算模型；

S22，提取回波信号几何计算模型参数，计算雷达接收到所选取回波路径在所选取散射点的回波信号；

S23，根据所选取回波路径在所选取散射点的回波信号，叠加计算雷达接收到所选取回波路径在所选取叶片的回波信号；

S24，根据所选取回波路径在所选取叶片的回波信号，叠加计算雷达接收到所选取回波路径在所选取风轮机的所有叶片的回波信号，即为所选取回波路径在所选取风轮机的回波信号；

S25，分别计算多条回波路径中其余每条回波路径在所选取风轮机的回波信号。

4.根据权利要求3所述风轮机多径回波信号建模方法，其特征在于，在S21步骤中，所述回波信号几何计算模型的构建方法为：

S211，建立几何结构、设置计算参数，包括：

选取一条回波路径雷达-风轮机-反射体-雷达；

选取风轮机K个叶片中第k个叶片上的一个散射点；

雷达与风轮机叶片旋转中心的距离为D1；

反射体与风轮机叶片旋转中心的距离为D2；

叶片散射点到叶片旋转中心的距离为r_n；

雷达入射波束相对于风轮机叶片旋转中心的方位角为α₁，

雷达入射波束相对于风轮机叶片旋转中心的俯仰角为β₁，

雷达入射波束与叶片散射点在t时刻的夹角为δ₁(t)；

雷达反射波束相对于风轮机叶片旋转中心的方位角为α₂，

雷达反射波束相对于风轮机叶片旋转中心的俯仰角为β₂，

雷达反射波束与叶片散射点在t时刻的夹角为为δ₂(t)；

叶片散射点在t时刻的旋转角为

雷达发射信号频率和波长分别为f_c和λ，光速为c；

雷达入射波束与第k个叶片在t时刻的夹角为δ_k(t)；

雷达反射波束与第k个叶片在t时刻的夹角为δ′_k(t)；

S212，建立雷达与反射体之间的距离的计算式：

其中，

x_b＝D₁ cosβ₁sinα₁+D₂ cosβ₂sinα₂，

y_b＝D₁ cosβ₁cosα₁-D₂ cosβ₂cosα₂，

z_b＝D₁ sinβ₁-D₂ sinβ₂；

S213，建立雷达入射波到叶片散射点的距离的计算式：

S214，建立叶片散射点到反射体的距离的计算式：

S215，建立反射体接收到散射点的反射回波信号的计算式：

S216，建立雷达接收到的反射回波信号的计算式：

S217，将雷达接收到的反射回波信号进行去载频处理，建立散射点回波的基带信号的计算式：

S218，叠加计算整个叶片的回波信号的计算式：

S219，叠加计算得到所选取回波路径在风轮机的回波信号的计算式：

其中