[发明专利]一种天气雷达综合标定方法及系统

摘要

本发明涉及一种天气雷达综合标定方法及系统，其中方法，包括以下步骤：接收天气雷达的射频信号；对射频信号进行预处理；根据射频数字信号计算出雷达发射信号HV分量幅度、HV相位差、脉冲宽度、天线转速、波束宽度；根据状态信息对射频数字信号进行下变频处理；对数字基带信号进行延迟、多普勒频率调制、幅度调制，得到数字基带调制信号；对数字基带调制信号进行数模转换；根据强度指标对模拟目标中频信号进行幅度控制；根据金属球回波强度对模拟目标发射功率进行标定。在本发明的技术方案中，利用标准金属球基于客观标定原则，有别于目前基于模拟目标注入方式的主观标定，主观标定选取的模拟目标幅度属假定真值，金属球客观标定具有真值基础。

主权项

1.一种天气雷达综合标定方法，其特征在于，包括以下步骤：利用宽带双偏振接收天线接收所述天气雷达的射频信号；对所述射频信号进行预处理，得到射频数字信号以及对应同一所述射频数字信号的H、V通道数字信号；根据所述射频数字信号测量所述射频信号的状态信息，并同时根据所述H、V通道数字信号计算出天气雷达发射支路的幅度校准参数Ka和相位差校准参数δ_φa；其中，所述状态信息包括脉冲宽度τ、脉冲周期T、H通道同相分量I_h、H通道正交分量Q_h、功率、H幅度A_h、V幅度A_v、H相位Φ_h、V相位Φ_v及HV相位差Δ_Φ，δ_φa＝φ_ha‑φ_va；根据所述状态信息对所述射频数字信号进行下变频处理，得到数字基带信号；对所述数字基带信号进行延迟、多普勒频率调制、幅度调制，得到数字基带调制信号；对所述数字基带调制信号进行数模转换，得到模拟目标中频信号；根据雷达回波强度对所述模拟目标中频信号进行幅度控制，得到模拟目标信号；获取金属球高速旋转产生的多普勒频率；输出所述模拟目标信号，并控制所述模拟目标信号的频率与所述多普勒频率相等，得到模拟目标输出信号；根据对应预设距离库的雷达回波强度计算所述天气雷达量程内所述距离库的所有所述模拟目标输出信号的功率，并对所有所述模拟目标输出信号进行强度标定；其中，对应所述预设距离库的所述雷达回波强度的表达式为：σ为金属球投影面积，λ为雷达工作波长，θ为雷达方位波束宽度，为雷达俯仰波束宽度，r为标定点到雷达距离，c为光速，τ为雷达发射脉冲宽度；所述天气雷达量程内所述距离库的所有所述模拟目标输出信号的功率的计算公式为：P_t为雷达发射功率，G_t为雷达天线增益，A_e为所述接收天线面积，设置为与所述金属球的投影面积σ相同，通过所述雷达发射功率P_t和雷达天线增益G_t可计算模拟目标功率；通过接收所述射频信号的幅度计算所述模拟目标功率其中：L_a为接收通道损耗；在所述雷达发射功率Pt未知时能够测量雷达发射功率：在所述雷达天线增益G_t未知时，能够测量天线增益：所述天气雷达采用圆抛物面天线，方位波束宽度与俯仰波束宽度相等，因此：G_t＝42.5‑20logθ；根据方位波束宽度θ计算天线增益，雷达天线波束宽度通过接收雷达发射信号进行测量，根据雷达扫描一帧对应最大值间隔时间T_z测量雷达方位角扫描速度ω_θ，根据接收雷达发射信号幅度变化，测量最大值0.707倍对应扫描时间Δ_t，计算波束宽度：θ＝Δ_tω_θ。