一种机载相控阵雷达气象快速扫描方法与流程

本发明属于机载气象雷达，具体涉及一种机载相控阵雷达气象快速扫描方法。

背景技术：

1、相控阵天气雷达以其高时空分辨率的探测能力、高实时性探测和准确的探测数据将成为机载气象雷达探测领域的一个热点。随着相控阵技术的日渐成熟,相控阵气象雷达可以有效提高空间分辨率和空间定位精度,采用电子扫描方式,快速切换波束指向，实现对感兴趣区域内的气象的快速扫描能力，尤其是在对气象处理扫描、立体扫描以及气象目标跟踪方面具有其独特的优势。

2、常规机械扫描天线实现对探测区域的立体扫描，所需时间长，无法满足飞行条件下的飞机对气象状况的感知需求。相控阵雷达则具有波束捷变、快速扫描等特点，在进行立体扫描和垂直扫描期间，一般而言，会对整个扫描区域进行全范围扫描，如方位±60°、俯仰±15°，波束间隔1°，整个扫描波位为121*31，立体扫描时间约为机械扫描天线所需的时间的1/10；但是这种顺序的扫描方式会导致有些没有气象目标的区域的扫描资源浪费。

技术实现思路

1、有鉴于此，针对现有机载气象雷达立体扫描时间长、数据更新慢、雷达资源浪费等问题，本发明提供一种机载相控阵雷达气象快速扫描方法，首先快速获取气象分布区域边界信息，并对提取出的气象区域进行相控阵雷达资源管理与调度，快速获取更多、更准确有效的气象信息，同时也能更准确地探测到云高信息，提升雷达对气象的探测和威胁评估能力。

2、为了实现上述技术目的，本发明所采用的具体技术方案为：

3、一种机载相控阵雷达气象快速扫描方法，包括以下步骤：

4、s101基于所述相控阵雷达在预定区域进行扫描，得到初始气象探测结果；

5、s102分析所述初始气象探测结果，寻找所述预定区域气象分布中的预扫描区域，所述预扫描区域为可能存在气象的区域；

6、s103基于所述相控阵雷达在可能存在气象的区域进行扫描，得到可能存在气象的区域的扩展扫描结果。

7、进一步的，所述s101中，所述相控阵雷达采用第一角度对的方式在所述预定区域进行扫描；

8、所述s103中，所述相控阵雷达采用第二角度对的方式对可能存在气象的区域进行扫描；

9、所述第一角度对的设置方式用于所述相控阵雷达相对快速地探测预定区域内的气象分布情况；

10、采用所述第二角度对扫描时，根据所述可能存在的气象区域的气象距离以及气象强度设置相应波形，所述相应波形用于所述相控阵雷达针对性地提高对所述气象的探测性能和扫描效率。

11、进一步的，在采用所述第二角度对扫描时，若所述第二角度对中某一个探测波束无回波，则将所述第二角度对更改为：朝有回波的探测波束的一方执行扩展扫描，直至两个探测波束均无回波；

12、在采用所述第二角度对扫描时，若所述第二角度对中的两个探测波束均具有回波，则两个探测波束分别向远离彼此的方向扩散。

13、进一步的，朝向有回波的探测波束的一方执行扩展扫描的方式为；

14、设所述第二角度对基于第一探测波束和第二探测波束执行扫描；若第一探测波束有回波而第二探测波束无回波，将第一探测波束超远离所述第二探测波束的方向进行扩散。

15、进一步的，在所述相控阵雷达采用第二角度对扫描时，若扫描区域的两个探测波束均无回波，则认为该方位上不存在气象目标，不再继续该方位的扫描，所述相控阵雷达转至下一个方位进行垂直扫描。

16、进一步的，设置所述第一角度对的方法为选取两个不相互重合的第一俯仰角和第二俯仰角；

17、所述第一俯仰角和第二俯仰角，基于气象目标在空间中的分布特性以及所述相控阵雷达的气象有效探测距离确定，和/或基于所述相控阵雷达的载机高度及感兴趣距离处的气象高度确定，和/或考虑零度层的高度确定。

18、进一步的，设置所述第二角度对的方法为选取两个不相互重合的第三俯仰角和第四俯仰角；

19、所述第三俯仰角和第四俯仰角与所述第一俯仰角或第二俯仰角不重合。

20、进一步的，针对零度层高度以上的气象，所述相控阵雷达采用增大发射功率的方式、增大发射信号脉冲宽度的方式和/或增加脉冲数的方式对气象进行探测。

21、进一步的，所述相控阵雷达对所述预定区域完成扫描后，还包括初始化步骤：对扫描波形和扫描策略执行初始化。

22、采用上述技术方案，本发明能够带来以下有益效果：

23、本发明提出了机载相控阵气象雷达的气象快速扫描方法，主要针对立体扫描和垂直扫描模式，利用稀疏角度对的探测方式快速获取气象高度边界和高度分布信息，并在此基础上对相控阵进行资源管理实现气象目标的精细化探测，本发明方法提升了相控阵雷达对气象探测的效率，避免了资源浪费，同时提升了同等条件下气象探测精细化程度，能准确获取气象云高和高度向分布信息，有利于评估气象威胁程度、高空积冰风险，分析飞跃的可行性和风险程度，提升复杂气象环境下的飞行安全性能。

24、本发明可应用于军用和民用机载相控阵气象雷达领域，可推广至各型机载相控阵雷达气象探测模式，本发明方法易于实现，无需更改现有的软硬件条件，具有良好的市场应用前景。

技术特征：

1.一种机载相控阵雷达气象快速扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的机载相控阵雷达气象快速扫描方法，其特征在于，所述s101中，所述相控阵雷达采用第一角度对的方式在所述预定区域进行扫描；

3.根据权利要求2所述的机载相控阵雷达气象快速扫描方法，其特征在于，在采用所述第二角度对扫描时，若所述第二角度对中某一个探测波束无回波，则将所述第二角度对更改为：朝有回波的探测波束的一方执行扩展扫描，直至两个探测波束均无回波；

4.根据权利要求3所述的机载相控阵雷达气象快速扫描方法，其特征在于，朝向有回波的探测波束的一方执行扩展扫描的方式为；

5.根据权利要求3所述的机载相控阵雷达气象快速扫描方法，其特征在于，在所述相控阵雷达采用第二角度对扫描时，若扫描区域的两个探测波束均无回波，则认为此方位上不存在气象目标，不再继续该方位的扫描，所述相控阵雷达转至下一个方位进行垂直扫描。

6.根据权利要求2所述的机载相控阵雷达气象快速扫描方法，其特征在于，设置所述第一角度对的方法为选取两个不相互重合的第一俯仰角和第二俯仰角；

7.根据权利要求6所述的机载相控阵雷达气象快速扫描方法，其特征在于，设置所述第二角度对的方法为选取两个不相互重合的第三俯仰角和第四俯仰角；

8.根据权利要求1所述的机载相控阵雷达气象快速扫描方法，其特征在于，针对零度层高度以上的气象，所述相控阵雷达采用增大发射功率的方式、增大发射信号脉冲宽度的方式和/或增加脉冲数的方式对气象进行探测。

9.根据权利要求1所述的机载相控阵雷达气象快速扫描方法，其特征在于，所述相控阵雷达对所述预定区域完成扫描后，还包括初始化步骤：对扫描波形和扫描策略执行初始化。

技术总结
本发明属于机载气象雷达技术领域，具体涉及一种机载相控阵雷达气象快速扫描方法，本发明首先快速获取气象分布区域边界信息，并对提取出的气象区域进行相控阵雷达资源管理与调度，快速获取更多、更准确有效的气象信息，同时也能更准确地探测到云高信息，能够提升雷达对气象的探测和威胁评估能力。

技术研发人员：陈娟,周晔,钱君
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16