用于天气检测的毫米波雷达系统和天气检测方法

用于天气检测的毫米波雷达系统和天气检测方法
【专利摘要】本发明的系统和方法涉及利用毫米波雷达数据的天气检测系统。处理电子设备接收毫米波雷达(MMWR)数据并且利用与所述MMWR数据相关的回波强度数据来感测天气空间范围的存在。所述处理电子设备利用与所述MMWR数据相关的频谱宽度数据将等级分配给空间范围内的天气。
【专利说明】用于天气检测的毫米波雷达系统和天气检测方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年6月8日提交的美国申请N0.13/492，580的权益和优先权，所述美国申请在此全文以引用方式并入。

【技术领域】
[0003]本发明总体涉及对天气和/或天气灾害或者潜在的天气灾害的识别。更具体地，本发明涉及一种用于检测天气和/或天气灾害或者潜在的天气灾害的方法和系统。

【背景技术】
[0004]通常，飞行员利用天气雷达系统来检测和避免灾害性天气。天气雷达系统提供雷达信号和接收雷达回波信号。对雷达回波信号进行处理以将图形图像提供给雷达显示器。雷达显示器通常为提供彩色图形图像的彩色显示器以呈现天气的严重性和天气位置。一些机载天气雷达系统还包括其他灾害检测系统，例如紊流检测系统。紊流检测系统可以提供紊流或者其他灾害存在的指示。常规的天气雷达系统包括由罗克韦尔柯林斯公司(Rockwell Collins, Inc.)、霍尼韦尔国际公司(Honeywell Internat1nal, Inc.)和其他公司制造的天气雷达系统，并且通常利用X波段频率范围(例如，8-12千兆赫(GHz))的雷达信号。
[0005]一些航空器还利用闪电传感器或者闪电检测系统。常规的闪电检测系统或者闪电传感器利用自动定向(类似ADF)设备，例如射频(RF)设备或者窄频带光学成像设备。闪电传感器可以包括用于显示相对于航空器的位置而存在的闪电的显示器。
[0006]通常，毫米波雷达(MMWR)的多项功能已经应用在航空器上，多项功能例如瞄准功能、地形检测以及全天候降落等。然而，由常规的MMWR系统所产生的MMWR信号通常不支持典型的天气雷达功能，并且易于受到大气衰减的影响。MMWR信号或者W波段的波可以具有13千兆赫至300千兆赫之间的频率或者具有晕米级范围的波长。
[0007]因此，需要一种天气检测或者灾害检测的系统和方法，该系统和方法利用来自毫米波雷达(MMWR)雷达系统的毫米波雷达(MMWR)数据。而且，需要一种利用MMWR确定一定地形区域内天气灾害(例如对流单元)存在的系统和方法。还需要一种MMWR天气雷达系统和方法。还需要利用带有MMWR数据的闪电传感器数据来检测天气和/或天气灾害。
[0008]有必要提供一种能够提供这些有利的特征或者其他有利的特征中的一个或多个的系统和/或方法。从本说明书可以明显得出其他特征和优点。不管它们是否完成了一个或多个上述需要，所披露的教导都能够扩展至落入所附权利要求范围之内的那些实施方式。


【发明内容】

[0009]本发明的示例性实施方式涉及一种用于航空器的天气雷达系统。所述天气雷达系统包括用于利用毫米波雷达(MMWR)数据的处理电子设备。所述处理电子设备利用与MMWR数据相关联的回波强度来感测天气存在和天气的空间范围。所述处理电子设备利用MMWR数据中的频谱宽度数据将等级分配给与空间范围相关联的天气。
[0010]另一示例性实施方式涉及一种将天气指示(indicat1n)显示在航空器的显示器上的方法。所述方法包括接收毫米波雷达(MMWR)数据，以及利用与MMWR数据相关联的反射率参数来评估空间区域内的天气存在。所述方法还包括利用与MMWR数据相关联的频谱宽度参数来确定空间区域内的天气等级(例如，降水等级、威胁等级等)。
[0011]另一示例性实施方式涉及一种天气显示的方法。所述方法包括接收来自传感器的毫米波雷达(MMWR)数据。所述方法还包括利用MMWR数据中的反射率数据来确定天气位置。所述方法还包括利用MMWR数据中的频谱宽度数据来绘制天气等级，以及显示天气等级(例如，降水等级、威胁等级等)。

【专利附图】

【附图说明】
[0012]从以下详尽描述结合所附附图将更充分地理解示例性的实施方式，其中相同附图标记指代相同元件，其中:
[0013]图1为根据示例性实施方式的天气检测系统的总体框图；
[0014]图2为示出了根据示例性的实施方式的由图1中示出的系统所检测到的空间区域内的天气的不意图；
[0015]图3为用于图1中示出的系统的显示器的截图的示意图，该截图示出了根据示例性的实施方式由图2中示出的天气等级；
[0016]图4为示出了对于不同雷达频率相对于对数标度的冰粒直径的反射率测量值的示意图；
[0017]图5为对于不同雷达频率相对于线性标度的冰粒直径的反射率测量值的另一示意图；
[0018]图6为根据另一示例性实施方式的用于在图1中示出的天气检测系统的处理器的更为详细的总体框图；以及
[0019]图7为根据另一示例性实施方式的在图1中所示出的天气雷达系统的操作流程图。

【具体实施方式】
[0020]本发明描述了一种利用毫米波雷达(MMWR)数据来检测天气和绘制天气等级的系统和方法。有利地是，可以利用MMWR硬件和MMWR软件来创建MMWR数据，所述MMWR数据可被处理以便提供天气显示。在详细描述具体改进的系统和方法之前，应观察到本发明包括但不限于对常规数据/信号处理组件、软件以及通信电路的新颖的结构上的组合，并且在此不再特别详述其构造。相应地，在极大程度上，常规组件、软件和电路的结构、方法、功能、控制和设置已经通过浅显易懂的框图和原理图在附图中示出，从而使得对于本领域技术人员将是显而易见的、且具有在此描述的有益效果的对结构上细节的披露是容易理解的。另夕卜，本发明不限于示例性图表中所描述的【具体实施方式】，而应当根据权利要求中的语言来理解。
[0021]现在参照图1，天气雷达系统10可以被利用和配置在航空器中。天气雷达系统10可以类似于美国专利第6，388，608号和美国专利第7，515，087号中描述的系统，该美国专利整体通过引用而并入本文，或者类似于美国申请序列号为12/177，767和申请序列号为11/153,972中描述的系统，该美国申请整体通过引用而并入本文。通过引用而并入于此的这些引用文献中的系统可适于利用在此所描述的MMWR数据。
[0022]系统10包括天气检测系统41、机载毫米波雷达系统12、以及闪电检测器21。闪电检测器21是可选的。毫米波雷达(MMWR)系统12可以为在W波段中操作并且提供反射率和频谱宽度数据的雷达系统。可替选地，处理器15可以提供从通过系统12接收到的回波中获得的反射率和频谱宽度数据。在一个实施方式中，系统12可以为类似于由罗克韦尔柯林斯公司制造的WXR-2100雷达系统的具有硬件平台的雷达系统，并且该雷达系统如本文所描述进行修改以利用W波段的雷达。在一个实施方式中，闪电检测器21可以为风暴范围(Storm Scope)系统或者雷击确定(Strike Finder)系统。
[0023]天气检测系统41包括处理器15、显示器16以及存储器13。在一个实施方式中，处理器15可以包括天气检测器23。存储器13可以集成在处理器15中。天气检测系统41被有利地配置以利用从系统12接收到的信号中获得的或者从系统12直接接收到的毫米波雷达(MMWR)数据。MMWR数据或者MMWR信号与由天线11和接收器/发射器电路18接收到的MMWR回波相关。天线11和电路18可以为机载毫米波雷达系统12或系统41的一部分。系统12和系统41可以设置为单线替换单元或者多线可替换单元。
[0024]显示器16可以为任何类型的显示器。显示器16可以为与系统41或系统12相分离的多功能显示器、或者显示器16可以与系统41或系统12集成起来、或者显示器16可以为独立的显示器。
[0025]天气检测器23可以与机载毫米波雷达(MMWR)系统12相分离或者为机载毫米波雷达(MMWR)系统12的一部分。在一个实施方式中，天气检测器23接收MMWR数据和将天气指示提供在显示器16上。在一个实施方式中，天气检测器23还可以接收闪电数据并且利用闪电数据对利用来自MMWR系统12的MMWR数据检测到的天气进行评估。闪电检测器21可以提供从航空器到闪电闪光的方位角、闪光时间、闪光持续时间、闪光极性、闪光频率以及闪电闪光的振幅。检测器23可以利用任意该数据或者该数据的组合来评估天气等级。例如，天气空间范围内的更高频率的闪光可以指示出天气或者灾害的更高等级。
[0026]在一个实施方式中，系统10有利地利用MMWR数据来确定天气空间范围和天气等级。在替选实施方式中，系统10利用MMWR数据搭配代表从闪电检测器21到雷击的角度的数据以及其他闪电数据来评估和定位天气。例如，MMWR数据中的较宽频谱宽度结合天气区域中的闪电闪光为对流单元的强烈指示。在一个实施方式中，将天气的威胁描述(例如，对流单元指示)提供在显示器16上。威胁描述可以为显示器16上的文本、符号、彩色区域或者其他可视标记。
[0027]在一个实施方式中， 申请人:相信，利用闪电数据能够使得系统10在更长范围内来识别和检测天气单元。 申请人:相信，与通过利用与闪电数据结合的MMWR数据的常规的闪电检测器相比，通过系统10识别对流单元(和与此相关的灾害)具有较优越的范围精度。
[0028]参照图2，通过系统10检测到的天气70包括天气区域76、天气区域76、天气区域77、天气区域78和天气区域79。每一个区域75、区域76、区域77、区域78和区域79具有如图2所示的空间范围。区域75、区域76、区域77、区域78和区域79仅为示例性。
[0029]在一个实施方式中，系统10利用MMWR数据来确定天气区域75、天气区域76、天气区域77、天气区域78和天气区域79的存在和空间范围。区域75、区域76、区域77、区域78和区域79的位置可以相对于显示器16上的航空器位置显示。系统10可以分析与MMWR数据相关的反射率参数或者回波强度数据来检测天气70。在一个实施方式中，具有超过阈值的回波强度的反射率参数可以用来确定天气存在及其空间范围。例如，在一个实施方式中，阈值可以为20dBZ。在一个实施方式中，检测器23利用与超过阈值的回波相关的范围和扫描角度对区域75、区域76、区域77、区域78和区域79的空间范围进行定位。在一个实施方式中，可与天气相关的本底噪音之上的任何自动回波(powerreturn)可以用来确立空间范围。在一个实施方式中，阈值20dBZ可以用范围标定且补偿衰减。为了评估dBZ，可以提供对多个雷达特征的补偿。
[0030]在一个实施方式中，一旦确定了天气70的空间范围，可以分配或者绘制与天气相关的等级。参照图3，例如，天气70 (图2)的等级81、等级83和等级85可被提供在显不器16的天气屏幕80上。等级81、等级83和等级85相对于屏幕80上的航空器位置而显示。等级81、等级83和等级85可以通过包括点刻法、横截面法以及彩绘法等多种显示技术被示出。在一个实施方式中，可以使用与常规彩色雷达标准相关的颜色，例如红色、黄色和绿色。此外，也可以利用白色和品红灾害颜色以及其他灾害指示。在图3的示例性实施方式中，等级81用红色表示，等级83用黄色表示，而等级85用绿色表示。
[0031]天气检测器23优选地处理MMWR数据以确定屏幕80 (图3)上的天气70(图2)的等级。在一个实施方式中，可以利用频谱宽度参数来分配天气等级。在一个实施方式中，频谱宽度的更高阈值对应更高的天气等级。例如，大于5m/s的频谱宽度参数对应显示器16上的红色，阈值为4m/s的频谱宽度对应显示器16上的黄色，而3m/s的频谱宽度对应显示器16上的绿色。
[0032]处理器15利用与MMWR数据相关的范围和倾斜角来定位和为天气分配等级，该MMWR数据包括区域75、区域76、区域77、区域78和区域79中的频谱宽度参数。此外，根据替选实施方式，处理器15可以利用包括闪电数据的额外数据来识别其他灾害，例如对流单元、紊流和冰雹等。
[0033]参照图1，雷达系统12有利地小于常规的X波段雷达并且利用更小的天线，例如，在一个实施方式中，天线11具有小于18英寸的直径。相应地，系统10可以小于常规雷达系统。然而，与雷达系统12相关的数据(例如MMWR数据)在重要天气中具有非常高的路径衰减和离散，由此在反射率测量中产生了不确定性。当液体比重计尺寸超过雷达信号波长的大约1/4时，雷达回波与瑞利散射模型不对应。瑞利散射模型外面的操作产生不确定性。不确定性不允许MMWR系统仅依赖于与根据常规技术的天气等级或者天气灾害成比例的反射率测量。
[0034]有利地，MMWR系统12通常具有用于给定尺寸天线11的较窄波束宽度和使得天气与地面杂波响应相分离的较高分辨率。相应地，根据一个实施方式，需要较少滤波和处理来消除地面杂波。相较于常规的X波段或者较低频率天气雷达，与MMWR系统相关的较高频率还产生了针对给定速度的高多普勒频率偏移。较高多普勒频率组成能够很好地评估平均速度，其反过来提供了速度弥散度或者频谱宽度数据的较高质量的评估。相应地，在一个实施方式中，系统10有利地利用与反射率数据相对的频谱宽度数据来对天气等级进行分类或者绘制天气等级。
[0035]参照图4，反射率(单位:dBZ)设置在γ轴602上，冰粒直径(单位:mm)设置在x轴604上。轴604为对数标度。图表600上的线608显示了在3.0GHz处反射率比对冰粒直径(对数标度)之间的相对线性关系。线608、线610、线612、线614、线616和线618为从5dBZ到+20dBZ的相对线性。相对线性性质关系针对线610、线612、线614、线616和线618在大于+20dBZ的反射率处变得不那么线性，线610、线612、线614、线616和线618分别表示频率5.6GHz、频率9.6GHz、频率13.8GHz、频率35.0GHz和频率94.0GHz。
[0036]对于图5，y轴702表示反射率(单位:dBZ)，x轴704表示冰粒直径(单位:mm)(线性标度)。线708示出了在3.0GHz处的冰粒直径和反射率之间的关系。线710、线712、线714、线716和线718分别示出了在频率5.6GHz、频率9.6GHz、频率13.8GHz、频率35.0GHz和频率94.0GHz处的反射率和冰粒直径之间的关系。
[0037]在一个实施方式中，天气检测器23利用将在20dBZ处或者小于20dBZ的常规X波段机载反射率测量值与W波段中的反射率测量值相对比的模型。通常，在一个实施方式中，在反射率小于或者等于20dBZ处的弱降水可以容易地建模为W波段中的瑞利目标。因此，在一个实施方式中，检测器23中的示例性模型可以根据调整后的X波段模型对小于20dBZ的反射率进行建模。在大于20dBZ的反射率处，检测器23利用频谱宽度来分配天气等级。示例性阈值20dBZ可以为系统12的频率做出调整。可以为较小频率来增大阈值以在线610、线612、线614、线616和线618的线性族(house)中进行操作。
[0038]有利地，在小于20dBZ的降雨区域中，MMWR系统12具有的自动回波优于常规X波段系统波长四次方的倒数。相应地，如果分析中不包含衰减，28英寸乘以28英寸、100瓦特、1%占空比的经典X波段天气雷达系统可能与28英寸乘以2.8英寸、I瓦特、W波段处的平均动力MMWR系统具有类似范围性能。较窄的波束宽度使得天气特征被通过利用MMWR数据的天气特征较广空间范围完全识别。
[0039]在一个实施方式中，天气检测器23可以利用频谱宽度数据来检测层状云降水。W波段频率在径向速度为I米/秒时产生大约620Hz的多普勒频移。通常，当雷达目标为层状云降水时，该大小的多普勒频移产生320Hz范围内的采样多普勒频移变化。对流性降水产生更宽的宽度。相应地，根据系统10的算法的示例性实施方式，除了潜在的平均多普勒频移，宽度阈值能够给降水类型或降水等级提供频谱宽度识别符。根据一个实施方式，天气等级和天气类型(例如层状云区域和对流区域)可以通过利用频谱宽度与宽度阈值的比较来进行表征。此外，天气检测器23可以利用多普勒频谱宽度来评估天气单元中的湍流等级并且提供湍流警报。
[0040]图1示出了天气单元检测器23，作为处理器15的一部分且接收来自处理器15、检测器21或者系统10内的其他组件的输入。然而，检测器23可以接收来自各个航空器仪表的参数和数据以就对流单元或者灾害做出决定并且分配天气等级。检测器23可以与处理器15共同操作，或者与处理器15分开操作。检测器23可以实施为在它自己的平台上操作的它自己的软件程序。类似地，检测器21可以实施为在它自己的平台上操作的它自己的软件程序，或者线路可替换单元或者实施为检测器23的一部分。检测器23可以包括在非暂时性介质上存储的指令以在计算平台上操作，在一个实施方式中，例如由罗克韦尔柯林斯公司或者霍尼韦尔国际公司制造的天气雷达平台。
[0041]参照图6，系统10优选地包括天气雷达回波处理单元(例如处理器15)，该天气雷达回波处理单元可以计算风速的标准偏差、平均速度参数、频谱宽度参数、范围参数和反射率参数以产生湍流警报，并且将显示信号提供给显示器16。可替选地，处理器15能够接收来自系统12的这些列出的参数中的任意参数或者所有这些列出的参数(图1)。在一个实施方式中，系统10或者系统12通过测量回波信号的功率来检测反射率。通过检测回波脉冲的相位角变化来测量速度。通过回波脉冲的相位角变化中的检测变化来测量频谱宽度。处理器15可以将MMWR数据存储在用于速度参数的存储器60、用于频谱宽度参数的存储器62、用于反射率参数的存储器64和用于范围参数的存储器68中。处理器15还可以利用来自温度传感器66的温度参数和来自闪电传感器21的闪电数据来评估天气等级。
[0042]闪电传感器21优选地提供指示天气灾害的存在和/或天气灾害位置的闪电数据。闪电数据可以为来自检测器21的原始数据或者指示每一雷击位置和存在的处理后的数据。在一个实施方式中，闪电数据指向或者指示检测到的天气灾害的方位。闪电数据还可以包括雷击时间。该雷击时间可以涉及卫星时间、相对于其他雷击的时间以及航空器上的时间数据等。
[0043]现有的闪电传感器利用定向天线来确定雷击的方位角。如果正被接收的雷击不同于平均强度，那么利用接收到的信号强度和平均雷击回波强度相比较来确定范围可能不准确。系统10可以有利地将雷达反射率和闪电数据关联来克服雷击不准确的缺点。该混合方法以足够精度确定与雷达反射率测量值相关的雷击位置以作出关于天气事件的对流评估。
[0044]在一个实施方式中，显示器16优选地提供与天气等级相对应的彩色图形图像。该图形图像可以呈现出天气区域、降水密度以及湍流区域等。检测器23使得显示器16提供潜在灾害和/或对流单元的可视化指示。在一个实施方式中，还提供了语音报警。显示器16能够提供符号、文本、图形、彩色区域和其他可视化标记来表明天气现象或者天气灾害。
[0045]系统10可以被配置为包括与对流单元和灾害检测相关联的特征。有利地，系统10可以通过从毫米波雷达(MMWR)数据所获得的数据来确定对流单元或者灾害的存在。在一个实施方式中，处理器15和/或检测器23还可以利用闪电数据来确定对流单元或者天气灾害的存在。例如，如果天气检测器23指示出闪电出现在自航空器的特定航向或者特定方向，并且MMWR数据指示出天气位于该方向，那么，由于闪电指示存在可能包括冰雹、闪电或者强湍流的传导单元，则处理器15可以在显示器16上将该单元标记为对流单元。可以利用空间滤波器和时间滤波器将MMWR数据与闪电数据相关联。
[0046]参照图6和图7，系统10的处理器15利用示例性方法100来检测和评估天气等级。处理器15将信号直接提供给接收器/发射器电路18或者间接通过存储器13将信号提供给接收器/发射器电路18，因此，系统12在雷达天线11处提供雷达波束。在步骤102中，处理器15接收与回波相关联的雷达回波或者数据。
[0047]处理器15可以直接或者通过存储器13来接收雷达回波(或与其相关的信号/数据)。处理器15能够响应于计算机指令来完成方法100的步骤。在步骤104，地面杂波可以被消除。通常，地面杂波可以通过多种技术来消除。在一个实施方式中，可以通过将从惯性地面速度测量值获得的预测平均多普勒速度与测量到的平均多普勒速度相比来消除地面杂波。偏离预测平均多普勒速度的信号很可能是地面上运动的天气。可替选地，通过一定空间范围的回波幅度的平滑度的比较能够消除地面杂波。来自天气的回波在回波振幅方面常常具有更大变化。可替选地，通过利用倾斜角度比较预测回波振幅与测量回波振幅可以消除地面杂波。由于波束倾斜可以被配置以将波束设置于地面之上并且回波信号不会受到地面回波的干扰，即，通过波束配置可以容易地得到地面杂波的消除，因此当波束宽度较窄时MMWR具有优势。还有很多其他方法可以消除地面杂波，这些方法在不脱离本发明的范围下可以使用。通过MMWR反射率数据中其相对较广的空间范围可以识别天气。比起常规的X波段数据，更广空间范围内的天气利用MMWR反射率数据更容易地被识别。在步骤106，处理器15利用反射率数据来确定天气空间范围。在一个实施方式中，不利用反射率数据来确定天气等级。在常规的X波段雷达系统中，天气的反射率评估(单位:dBZ)可能通过回波功率强度来评估。如图4所示且如前文所讨论的，当微粒尺寸较大时由于来自MMWR信号的反射率评估变得不准确，因此，很难在高反射率值处以校正方式来准确地评估反射率。(如上面所讨论的，20dBZ或者低于20dBZ的反射率估计值在W波段处可被校正)。在一个实施方式中，未校正的MMWR反射率估计值仅用来确定天气的空间范围。由于波束倾斜可以被配置以将波束设置于地面之上并且回波信号不会被地面回波干扰，因此当波束宽度窄时MMWR具有优势。
[0048]在步骤108，处理器15根据频谱宽度数据来确定天气的天气等级。处理器15为显示器16绘制天气等级。在一个实施方式中，通过将回波信号转化到频域且直接获得最终功率频谱的宽度而可以得到频谱宽度。可替选地，可以通过计算回波信号相位角的方差来获得频谱宽度，即，自相关技术。在步骤110，系统10显示包括天气等级指示的天气。
[0049]在步骤109，处理器15可以直接接收闪电数据或者通过存储器13接收闪电数据。检测器23优选地利用信息将闪电球识别且将闪电球在显示器16上定位。可以利用闪电密度来评估从闪电检测器21的数据中获得的天气的对流性。 申请人:相信，即使相对较弱的范围数据可以与闪电球相关联，也仍旧提供了利用常规天气灾害检测器的合理指向角。通过将闪电数据和如上面所讨论的测量到的反射率相关联来改进范围数据。步骤109为可选择的。
[0050]利用步骤109中的闪电数据，天气检测器23能够将单元或者系统识别为包括更具灾害性的天气和单元或者由于闪电不多或者无闪电而将单元或者系统识别为不包括灾害性的天气。相应地，航空员在未有利地利用闪电数据情况下可以有利地找到通过天气的飞行路径，所述天气可能作为灾害性天气已经避免掉。
[0051]可以利用闪电频率历史来确定单元成熟度。增加闪电频率对时间指示出处于成长阶段的单元，而减少闪电频率对时间指示出衰减中的单元。较高的持续闪电频率指示可能的成熟的超级单元(super-cell)对流。
[0052]在延误一段时间后当航空器需要使衰减且非闪光的单元释放时，单元成熟度的确定使得处于消散阶段中的单元被识别为潜在的航行路线。闪电频率历史可被存储在系统41中的存储器13中。
[0053]显示器16上的威胁描述可以包括闪电、冰雹和湍流。所有的三种灾害对于航线业务具有实质性影响，并且在较短范围内可能与天气雷达的单一威胁评估并用。在一个实施方式中，湍流和潜在闪电的显示可能搭配整个单元且被处于较低等级灾害的一行正常湍流色彩所环绕。可能的闪电区域和直接测量到的湍流可以利用实心的第二等级湍流颜色或者用图标来编码。显示器16应当使得从较长范围处的对流天气的全部单元识别转向更短范围子单元尺寸区域内的可能的灾害。
[0054]虽然详细的附图、具体示例、详细算法和给定的具体结构描述了优选的示例性实施方式，但是它们仅为了示例。所披露的本发明不限于所显示的具体形式。例如，该方法可以在多个步骤顺序的任意步骤顺序中实现或者根据多个数学公式的任意公式来实现。显示和描述的硬件和软件构造根据所选定的天气雷达和处理装置的性能特征和物理特征而不同。例如，系统组件的类型和它们的相互联系可能会不同。所描绘和所描述的系统和方法不限于精确的细节和所披露的条件。流程图仅为了显示优选的示例性的操作。具体数据类型和操作以非限定性的方式显示。而且，在不背离所附权利要求所表达的本发明的范围下，可以在此设计、操作条件和示例性实施方式的布置中进行其他替换、修改、变化和省略。
【权利要求】
1.一种用于航空器的天气雷达系统，包括: 处理电子设备，所述处理电子设备配置为利用毫米波雷达MMWR数据，所述处理电子设备配置为利用与所述MMWR数据相关的回波强度数据来感测天气存在和所述天气的空间范围，所述处理电子设备配置为利用与所述MMWR数据相关的频谱宽度数据来给所述空间范围内的天气分配等级。
2.根据权利要求1所述的天气雷达系统，其中，所述处理电子设备未利用所述回波强度数据来分配所述等级。
3.根据权利要求2所述的天气雷达系统，其中，所述处理电子设备将天气灾害的存在绘制在显示器上，其中包括利用使用频谱宽度数据分配的等级。
4.根据权利要求3所述的天气雷达系统，其中，所述处理电子设备使用红色等级、黄色等级和绿色等级。
5.根据权利要求1所述的天气雷达系统，其中，所述处理电子设备接收闪电数据，且天气处理系统将所述闪电数据与天气相关联并且利用所述闪电数据来分配等级。
6.根据权利要求5所述的天气雷达系统，还包括显示器，其中根据所述MMWR数据和所述航空器的地理区域的相关性将所述显示器上的单元标记为灾害性的。
7.根据权利要求1所述的天气雷达系统，其中，所述MMWR数据由MMWR雷达提供，所述MMWR雷达提供在13GHZ至300GHZ范围内的信号。
8.根据权利要求7所述的天气雷达系统，其中，所述MMWR雷达包括直径小于18英寸的天线。
9.根据权利要求1所述的天气雷达系统，其中，所述处理电子设备被配置成基于所述频谱宽度数据提供对流性天气或者层状云天气的指示。
10.一种将天气指示显示在航空器显示器上的方法，该方法包括: 接收毫米波雷达MMWR数据； 利用与所述MMWR数据区域相关的反射率参数来评估空间区域内天气的存在；以及 利用与所述MMWR数据相关的频谱宽度参数来确定所述空间区域内的所述天气的等级。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述等级为标准天气降水等级。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，根据反射率参数低于20dBZ的模型，利用所述反射率参数来确定天气的等级。
13.根据权利要求10所述的方法，利用所述MMWR数据和闪电数据来进一步确定对流单J L.ο
14.根据权利要求13所述的方法，其中，响应于所述频谱宽度参数提供层状云降水指不O
15.一种显示天气的方法，所述方法包括: 从传感器接收毫米波雷达MMWR数据； 利用所述MMWR数据中的反射率数据来确定天气系统的位置； 利用所述MMWR数据中的频谱宽度数据来绘制天气等级；以及 显示所述天气等级。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括相对于航空器位置显示所述天气。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括响应于所述频谱宽度数据提供湍流警报。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括利用MMWR来确定目标。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，利用红色、黄色、品红色或者绿色来显示所述天气等级。
20.根据权利要求15所述的方法，还包括接收闪电数据和利用所述闪电数据来分配所述天气等级。
【文档编号】G01S13/95GK104508515SQ201280074901
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2012年6月21日 优先权日:2012年6月8日
【发明者】理查德·D·吉恩金斯, 理查德·M·拉德马克, 丹尼尔·L·伍德尔, 杰弗里·A·芬利 申请人:罗克韦尔柯林斯公司