[发明专利]一种基于雷达回波的电离层电子密度探测方法

摘要

本发明公开了一种基于雷达回波的电离层电子密度探测方法，其实现步骤如下：（1）原始数据的采集和存储；（2）电离层非相干散射回波提取；（3）电离层电子密度计算。本发明所公开的基于雷达回波的电离层电子密度探测方法，对提升我国的雷达电波环境自适应能力和空间环境监测预警能力具有重要意义：与目前的专用电离层电子密度探测方法相比，目前的专用电离层电子密度探测方法相比，本发明所公开的方法通过提取空间监视雷达的电离层非相干散射回波进而计算电离层电子密度，具有简单、经济的突出优点。本发明所公开的方法兼容性高、可移植性好，适用于绝大多数空间监视雷达，只需后者提供原始回波信号、发射脉冲信号、主脉冲信号和采样时钟等信号接口即可。

主权项

1.一种基于雷达回波的电离层电子密度探测方法，其特征在于，其实现步骤如下：(1)原始数据的采集和预处理需从空间监视雷达接收机系统采集空间散射回波原始数据，包括每个脉冲重复周期内的空间散射回波信号和发射脉冲信号；然后将原始采样数据以文件形式存储，如果无法采集发射脉冲信号，亦可以模拟发射脉冲，用于下一步的电离层回波提取；(2)电离层非相干散射回波提取设雷达回波采样数据为sj(t)，发射脉冲为mj(t)，则单个脉冲的电离层非相干散射回波电平为：这里表示卷积运算，将100‐900km的高度区域对应的距离划分为若干距离门，i表示距离门的序号，j表示积累的脉冲数，1000≤j≤30000，积累后的电离层非相干散射回波功率p_i为：Pnj为第j的脉冲对应的噪声功率，cj为第j次脉冲的积累系数；(3)电离层电子密度计算电离层非相干散射雷达方程可表示为：其中G为天线增益，Pt为发射峰值功率，λ为雷达波长，c为光速，τ为脉冲宽度，R为距离，Ne为R处的电子密度，Ls为系统损耗，θ0.5和ψ0.5分别为天线方位和俯仰的波束宽度，α为电离层等离子体德拜长度与雷达波长之比，由于α一般小于0.1可忽略，因此可以进一步简化为：k为与雷达系统参数等有关的综合性系数，则第i个距离门的电离层电子密度可表示为：