本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種雙頻風(fēng)雨云測量方法、系統(tǒng)及雷達(dá)，其中，方法包括：預(yù)先配置天饋天線，天饋天線包括單偏置拋物面和兩個Ku/Ka雙頻段饋源；單偏置拋物面與兩個Ku/Ka雙頻段饋源相對設(shè)置；通過Ku/Ka雙頻段饋源進(jìn)行輻射微波掃描，得到云雨數(shù)據(jù)信息；并通過兩個Ku/Ka雙頻段饋源與單偏置拋物面進(jìn)行大入射角圓錐輻射微波掃描，得到云中風(fēng)數(shù)據(jù)信息和海面風(fēng)數(shù)據(jù)信息；根據(jù)云雨數(shù)據(jù)信息、云中風(fēng)數(shù)據(jù)信息和海面風(fēng)數(shù)據(jù)信息，采用預(yù)先配置的反演模型，進(jìn)行三維降水反演以及海面風(fēng)矢量反演和云中風(fēng)矢量反演。本發(fā)明專利技術(shù)通過Ku和Ka雙頻段復(fù)合實現(xiàn)了具備云、雨同時探測能力；通過大入射角圓錐掃描實現(xiàn)了云中風(fēng)和海面風(fēng)探測。現(xiàn)了云中風(fēng)和海面風(fēng)探測。現(xiàn)了云中風(fēng)和海面風(fēng)探測。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種雙頻風(fēng)雨云測量方法、系統(tǒng)及雷達(dá)
[0001]本專利技術(shù)涉及測量測試
，具體來說，涉及一種雙頻風(fēng)雨云測量方法、系統(tǒng)及雷達(dá)。
技術(shù)介紹
[0002]我國是世界上受自然災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一，氣象災(zāi)害種類多、分布地域廣、發(fā)生頻率高、嚴(yán)重影響人民生命財產(chǎn)安全。主要災(zāi)害性天氣包括臺風(fēng)、暴雨、干旱及突發(fā)性天氣等。
[0003]機(jī)載氣象雷達(dá)可滿足近距離云雨等目標(biāo)的精細(xì)探測需求，為揭示云雨的微物理特性提供了強(qiáng)有力的新手段，定量反演云雨結(jié)構(gòu)、云雨相態(tài)、大氣風(fēng)廓線、海面風(fēng)等物理參量，提高對災(zāi)害性天氣形成與發(fā)展過程的認(rèn)識能力，實現(xiàn)中小尺度天氣快速變化過程的監(jiān)測及預(yù)警，彌補(bǔ)探測快速變化的天氣過程時，因資料時空密度不夠、不能滿足精細(xì)結(jié)構(gòu)和精細(xì)預(yù)報要求的不足。探索全新體制的雷達(dá)探測技術(shù)及其在氣象災(zāi)害中監(jiān)測和預(yù)警中的應(yīng)用，為進(jìn)一步提高我國災(zāi)害性天氣監(jiān)測和預(yù)警能力提供重要的技術(shù)儲備。
[0004]當(dāng)前，國內(nèi)外都相繼投入大量的人力物力發(fā)展機(jī)載氣象探測設(shè)備和體系。美國是全球范圍內(nèi)系統(tǒng)性開展飛機(jī)大氣探測活動最早且最活躍的國家。全美有NASA（國家航空和航天局）、NOAA（國家海洋大氣局）、ONF（海軍研究院）、NCAR（國家大氣研究中心）、Uwyo（University of Wyoming），Umass（University of MAssachusetts）、ProSensing等多家機(jī)構(gòu)開展機(jī)載大氣探測活動，提供資助的有NSF（國家科學(xué)基金會）、DOE（美國能源部）等。
[0005]早期探測飛機(jī)受飛機(jī)性能和探測技術(shù)的限制大多數(shù)只配有毫米波云雷達(dá)、云微物理探測系統(tǒng)、輻射測量儀器以及氣體取樣設(shè)備，沒有充分發(fā)揮機(jī)載探測能。由于技術(shù)的發(fā)展，探測飛機(jī)正在不斷地增加新的探測設(shè)備，特別是增加機(jī)載云雷達(dá)、雨雷達(dá)形成一個從云生成、發(fā)展到降水全過程的探測，向預(yù)報提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。在我國氣象探測領(lǐng)域，在空基上進(jìn)行主動遙感氣象探測手段基本上為空白。
[0006]針對相關(guān)技術(shù)中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[0007]針對相關(guān)技術(shù)中的問題，本專利技術(shù)提出一種雙頻風(fēng)雨云測量方法、系統(tǒng)及雷達(dá)，以解決現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題。
[0008]本專利技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：根據(jù)本專利技術(shù)的一方面，提供了一種雙頻風(fēng)雨云測量方法。
[0009]該雙頻風(fēng)雨云測量方法包括：預(yù)先配置天饋天線，所述天饋天線包括單偏置拋物面和兩個Ku/Ka雙頻段饋源；所述單偏置拋物面與兩個Ku/Ka雙頻段饋源相對設(shè)置；通過所述Ku/Ka雙頻段饋源對待測區(qū)域的云和雨進(jìn)行輻射微波掃描，得到云雨數(shù)據(jù)信息；并通過兩個Ku/Ka雙頻段饋源與所述單偏置拋物面對待測區(qū)域的云和海進(jìn)行大入
射角圓錐輻射微波掃描，得到云中風(fēng)數(shù)據(jù)信息和海面風(fēng)數(shù)據(jù)信息；根據(jù)所述云雨數(shù)據(jù)信息、所述云中風(fēng)數(shù)據(jù)信息和所述海面風(fēng)數(shù)據(jù)信息，采用預(yù)先配置的反演模型，進(jìn)行三維降水反演以及海面風(fēng)矢量反演和云中風(fēng)矢量反演。
[0010]其中，所述單偏置拋物面的反射面為部分拋物面發(fā)射天線，且所述單偏置拋物面的饋源相位中心為原正置型拋物面的焦點，饋源的最大接收指向偏置發(fā)射面中心。
[0011]其中，所述Ku/Ka雙頻段饋源為Ku/Ka雙頻同軸共用饋源天線。
[0012]其中，低頻段的Ku/Ka雙頻段饋源照射單偏置拋物面的反射面所形成的照射波束角為30
°
；高頻段的Ku/Ka雙頻段饋源照射單偏置拋物面的反射面所形成的照射波束角為40
°
。
[0013]根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，提供了一種雙頻風(fēng)雨云測量系統(tǒng)。
[0014]該雙頻風(fēng)雨云測量系統(tǒng)，包括：天饋天線，所述天饋天線包括單偏置拋物面和兩個Ku/Ka雙頻段饋源；所述單偏置拋物面與兩個Ku/Ka雙頻段饋源相對設(shè)置；用于發(fā)射輻射微波，并在伺服轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動下對待測區(qū)域形成內(nèi)外圈掃描波束，且用于接收目標(biāo)后向散射的輻射微波；微波收發(fā)信道模塊，用于將接收的射頻信號下變頻至中頻信號交給后端信號處理機(jī)，將中頻信號上變頻至射頻信號交給射頻前端驅(qū)動放大器，同時，用于提供時鐘；射頻前端驅(qū)動放大器，用于對射頻信號進(jìn)行放大處理和隔離處理，所述放大處理包括多級功效放大處理、信號限幅放大處理、信號低噪聲放大處理；伺服轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，用于在伺服控制器控制下帶動天饋天線對待測區(qū)域進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描；信號處理機(jī)，用于采集所述天饋天線所接收的目標(biāo)后向散射的輻射微波，得到所述Ku/Ka雙頻段饋源對待測區(qū)域的云和雨進(jìn)行輻射微波掃描的云雨數(shù)據(jù)信息以及兩個Ku/Ka雙頻段饋源與所述單偏置拋物面的對待測區(qū)域的云和海進(jìn)行大入射角圓錐輻射微波掃描的云中風(fēng)數(shù)據(jù)信息和海面風(fēng)數(shù)據(jù)信息；數(shù)據(jù)處理分系統(tǒng)，用于根據(jù)所述云雨數(shù)據(jù)信息、所述云中風(fēng)數(shù)據(jù)信息和所述海面風(fēng)數(shù)據(jù)信息，采用預(yù)先配置的反演模型，進(jìn)行三維降水反演以及海面風(fēng)矢量反演和云中風(fēng)矢量反演。
[0015]其中，所述單偏置拋物面的反射面為部分拋物面發(fā)射天線，且所述單偏置拋物面的饋源相位中心為原正置型拋物面的焦點，饋源的最大接收指向偏置發(fā)射面中心。
[0016]其中，所述Ku/Ka雙頻段饋源為Ku/Ka雙頻同軸共用饋源天線。
[0017]其中，低頻段的Ku/Ka雙頻段饋源照射單偏置拋物面的反射面所形成的照射波束角為30
°
；高頻段的Ku/Ka雙頻段饋源照射單偏置拋物面的反射面所形成的照射波束角為40
°
。
[0018]根據(jù)本專利技術(shù)的又一方面，提供了一種雙頻風(fēng)雨云測量雷達(dá)。
[0019]該雙頻風(fēng)雨云測量雷達(dá)，包括伺服控制器、信號處理機(jī)和伺服轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，所述伺服控制器設(shè)置于飛機(jī)艙內(nèi)，所述伺服轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)貫穿設(shè)置于飛機(jī)艙，且位于所述飛機(jī)艙外的伺服轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)上設(shè)置有天饋天線以及與所述天饋天線相配合的微波收發(fā)信道模塊和射頻前去放大器；所述信號處理機(jī)包括信號采集器和信號處理單元，所述信號采集器設(shè)置于位于所述飛機(jī)艙外的伺服轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)上；所述信號處理單元設(shè)置于所述飛機(jī)艙內(nèi)；所述伺服控制
器與所述伺服轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)控制連接，所述天饋天線與所述射頻前去放大器、所述微波收發(fā)信道模塊和所述信號采集器通信連接，所述信號處理單元與所述天饋天線以及外部數(shù)據(jù)處理分系統(tǒng)通信連接。
[0020]其中，所述天饋天線包括單偏置拋物面和兩個Ku/Ka雙頻段饋源；所述單偏置拋物面與兩個Ku/Ka雙頻段饋源相對設(shè)置。
有益效果
[0021]本專利技術(shù)將云中風(fēng)、海面風(fēng)、云、雨等常規(guī)需三四個載荷實現(xiàn)的功能集約到一個載荷：通過Ku和Ka雙頻段復(fù)合實現(xiàn)了具備云、雨同時探測能力；通過大入射角圓錐掃描實現(xiàn)了云中風(fēng)和海面風(fēng)探測；而采用雙頻段同軸饋源解決了一套天線復(fù)用兩個頻段的問題，極大地減少了系統(tǒng)載荷的體積和重量，降低了接口設(shè)計的復(fù)雜度，特別適用于高空飛行平臺。
附圖說明
[0022]為了更清楚地說明本專利技術(shù)實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種雙頻風(fēng)雨云測量方法，其特征在于，包括：預(yù)先配置天饋天線，所述天饋天線包括單偏置拋物面和兩個Ku/Ka雙頻段饋源；所述單偏置拋物面與兩個Ku/Ka雙頻段饋源相對設(shè)置；通過所述Ku/Ka雙頻段饋源對待測區(qū)域的云和雨進(jìn)行輻射微波掃描，得到云雨數(shù)據(jù)信息；并通過兩個Ku/Ka雙頻段饋源與所述單偏置拋物面對待測區(qū)域的云和海進(jìn)行大入射角圓錐輻射微波掃描，得到云中風(fēng)數(shù)據(jù)信息和海面風(fēng)數(shù)據(jù)信息；根據(jù)所述云雨數(shù)據(jù)信息、所述云中風(fēng)數(shù)據(jù)信息和所述海面風(fēng)數(shù)據(jù)信息，采用預(yù)先配置的反演模型，進(jìn)行三維降水反演以及海面風(fēng)矢量反演和云中風(fēng)矢量反演。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙頻風(fēng)雨云測量方法，其特征在于，所述單偏置拋物面的反射面為部分拋物面發(fā)射天線，且所述單偏置拋物面的饋源相位中心為原正置型拋物面的焦點，饋源的最大接收指向偏置發(fā)射面中心。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙頻風(fēng)雨云測量方法，其特征在于，所述Ku/Ka雙頻段饋源為Ku/Ka雙頻同軸共用饋源天線。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙頻風(fēng)雨云測量方法，其特征在于，低頻段的Ku/Ka雙頻段饋源照射單偏置拋物面的反射面所形成的照射波束角為30
°
；高頻段的Ku/Ka雙頻段饋源照射單偏置拋物面的反射面所形成的照射波束角為40
°
。5.一種雙頻風(fēng)雨云測量系統(tǒng)，其特征在于，包括：天饋天線，所述天饋天線包括單偏置拋物面和兩個Ku/Ka雙頻段饋源；所述單偏置拋物面與兩個Ku/Ka雙頻段饋源相對設(shè)置；用于發(fā)射輻射微波，并在伺服轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動下對待測區(qū)域形成內(nèi)外圈掃描波束，且用于接收目標(biāo)后向散射的輻射微波；微波收發(fā)信道模塊，用于將接收的射頻信號下變頻至中頻信號交給后端信號處理機(jī)，將中頻信號上變頻至射頻信號交給射頻前端驅(qū)動放大器，同時，用于提供時鐘；射頻前端驅(qū)動放大器，用于對射頻信號進(jìn)行放大處理和隔離處理，所述放大處理包括多級功效放大處理、信號限幅放大處理、信號低噪聲放大處理；伺服轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，用于在伺服控制器控制下帶動天饋天線對待測區(qū)域進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描；信號處理機(jī)，用于采集所述天饋...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何運成，李鯤，付強(qiáng)，田金超，
申請(專利權(quán))人：知一航宇北京科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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