CN104215955A - 低功率毫米波测云方法 - Google Patents

低功率毫米波测云方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104215955A
CN104215955A CN201410415750.5A CN201410415750A CN104215955A CN 104215955 A CN104215955 A CN 104215955A CN 201410415750 A CN201410415750 A CN 201410415750A CN 104215955 A CN104215955 A CN 104215955A
Authority
CN
China
Prior art keywords
millimeter
cloud
terminal
wave
transmit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410415750.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104215955B (zh
Inventor
高玉春
马舒庆
刘丽华
陈炎
王钢
何建新
谢承华
王文明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xi'an Huateng Microwave Co Ltd
Original Assignee
Xi'an Huateng Microwave Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xi'an Huateng Microwave Co Ltd filed Critical Xi'an Huateng Microwave Co Ltd
Priority to CN201410415750.5A priority Critical patent/CN104215955B/zh
Publication of CN104215955A publication Critical patent/CN104215955A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104215955B publication Critical patent/CN104215955B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/95—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for meteorological use
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Abstract

本发明公开了一种低功率毫米波测云方法，由天线、收发单元、电源和终端组成低功率毫米波测云仪；收发单元产生稳定的经过调制的毫米波信号，通过天线向空中辐射出去，然后接收来至天线，由云散射回来的毫米波信号，经解码并转换成数值信号，对应累加，送给终端；终端完成信号功率谱分析，谱累加，识别云特征量；终端还对收发单元进行设置，设置收发单元发射脉冲宽度和脉冲重复频率。本发明可以解决利用较低功率毫米波实现传统的大功率毫米波的测云效果。

Description

低功率毫米波测云方法
技术领域
本发明属于一种气象测量方法。
背景技术
传统激光测云仪,采用可见或近红外激光探测云，激光波长在微米量级，由于波长小于云粒子直径，因此到多数情况不能穿透云，只能探测云底。大气中气溶胶也能对激光产生衰减，因此在有雾霾的天气，探测能力严重下降，甚至探测不到云。而毫米波受气溶胶的衰减可以忽略，云粒子的衰减也比激光小的多，可以很好地探测云，获取云底、云的结构。传统的毫米波探测往往需要发射毫米电磁波的峰值达几百瓦至十几千瓦，甚至更大。
发明内容
本发明的目的是提供一种低功率毫米波测云方法，以解决利用较低功率毫米波实现传统的大功率毫米波的测云效果。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种低功率毫米波测云方法，由天线、收发单元、电源和终端组成低功率毫米波测云仪；收发单元产生稳定的经过调制的脉冲宽度设置的毫米波信号，发射脉冲峰值功率只有三分之一瓦至十几瓦，通过天线向空中辐射出去，然后接收来至天线，由云散射回来的毫米波信号，经解码或解调并转换成数值信号，对应累加；低功率毫米波测云方法的工作流程：赋值累加次数N，发射毫米波脉冲，接收毫米波信号，对应累加，如果N-1不等于0，再次发射毫米波脉冲，接收毫米波信号，对应累加，直至N-1等于0，检查M-1是否等于0，如果不等于0，设置下一组脉冲宽度和脉冲重复频率，发射毫米波脉冲，接收毫米波信号，对应累加，直至M-1等于0，将上述过程获得数据传送给终端；收发单元重复上述工作；终端是一台微机，终端完成信号功率谱分析，谱累加，识别包括云底高、云顶高等云特征量和显示云廓线；终端工作流程如下，终端不断接收收发单元送来的数据，当有C组数据时，终端进行数据处理，数据处理包括功率谱分析，谱累加，云顶高度、云底高度分析和显示；C一般大于32，可以事先设置；终端还对收发单元进行设置，设置收发单元发射脉冲宽度和脉冲重复频率；脉冲宽度赋值M，M可以是大于1的整数，表示有几组脉冲宽度和脉冲重复频率值，根据M设置脉冲宽度和脉冲重复频率。
对应累加是指每次发射毫米波脉冲后，在T/2到1/F时间内接收到n（如1024）个数据，将每次发射毫米波脉冲后n个数据，按时间顺序对应累加。T为发射毫米波脉冲宽度，F是脉冲重复频率。
本发明的优点是低功率毫米波测云仪发射毫米电磁波的峰值只有三分之一瓦至十几瓦，就能实现传统的云雷达发射毫米电磁波的峰值几百瓦至十几千瓦，甚至更大的探测效果。
附图说明
图1是本发明的低功率毫米波测云仪的结构框图。
图2是本发明收发单元的工作流程图。
图3是本发明终端工作流程图。
具体实施方式
本发明的所述的低功率毫米波测云仪由天线、收发单元、电源和终端组成。
参见图1，天线由反射面和馈源组成，用于发射和接收毫米波信号，天线固定指向天空。收发单元产生稳定的经过调制的毫米波信号，通过天线向空中辐射出去，然后接收来至天线，由云散射回来的毫米波信号，经解码并转换成数值信号，对应累加后送给终端，终端是一台微机。终端完成信号功率谱分析，谱累加，识别云特征量（云底高、云顶高）。显示云廓线。终端还对收发单元进行设置，设置收发单元发射脉冲宽度和脉冲重复频率。
工作流程：
收发单元工作流程如图2所示。脉冲宽度赋值M，M可以是大于1的整数（例如3），表示有几组脉冲宽度和脉冲重复频率值，根据M设置脉冲宽度和脉冲重复频率。赋值累加次数N，发射毫米波脉冲，接收毫米波信号，对应累加，如果N-1不等于0，再次发射毫米波脉冲，接收毫米波信号，对应累加，直至N-1等于0，检查M-1是否等于0，如果不等于0，设置下一组脉冲宽度和脉冲重复频率，发射毫米波脉冲，接收毫米波信号，对应累加，直至M-1等于0，将上述过程获得数据传送给终端。收发单元重复上述工作。
终端工作流程图3所示。终端不断接收收发单元送来的数据，当有C组数据时，终端进行数据处理，数据处理包括功率谱分析，云顶高度、云底高度分析和显示。C一般大于64，可以事先设置。
方法特点：
（1）采用低峰值功率（三分之一瓦至十几瓦），经过调制的脉冲毫米波脉冲作为发射脉冲向空中辐射电磁波；将接收到N个脉冲产生的散射信号进行对应累加平均，增强信号强度，抑制噪声。通过上述发射和接收处理实现小峰值功率发射条件下高探测性能。即通过上述发射和接收处理实现发射脉冲峰值功率只有三分之一瓦至十几瓦，而探测能力与发射毫米电磁波峰值功率几百瓦至十几千瓦的传统云雷达相当或更高。
（2）采用不同宽度发射脉冲和不同脉冲重复频率组合，在发射宽脉冲T1时，脉冲重复频率F1低，对应累加平均数A1少；发射窄脉冲T2时，脉冲重复频率F2高，对应累加平均数A2多。
当A1/F1= A2/F2，发射宽脉冲和发射窄脉冲，对接收到N个脉冲产生的散射信号进行对应累加平均的效果（增强信号强度，抑制噪声）就会相当。
当A1/F1= A2/F2，且A1*T1= A2*T2，发射宽脉冲和发射在脉冲的探测能力就会相当。
例子：
探测距离范围3—15KM
脉冲宽度T1=20us  重复频率F1=8000Hz，积累数A1=64，积累时间=64/8000=0.008s
探测距离范围0.75—3KM
脉冲宽度T2=5us  重复频率F2=32000Hz  积累数A2=256，积累时间=256/32000=0.008s
探测距离范围0.3—0.75KM
脉冲宽度T3=2us  重复频率F3=128000Hz  积累数A3=1024，积累时间=1024/128000=0.008s

Claims (1)

1.一种低功率毫米波测云方法，由天线、收发单元、电源和终端组成低功率毫米波测云仪；收发单元产生稳定的经过调制的脉冲宽度设置的毫米波信号，发射脉冲峰值功率只有三分之一瓦至十几瓦，通过天线向空中辐射出去，然后接收来至天线，由云散射回来的毫米波信号，经解码或解调并转换成数值信号，对应累加；低功率毫米波测云方法的工作流程：赋值累加次数N，发射毫米波脉冲，接收毫米波信号，对应累加，如果N-1不等于0，再次发射毫米波脉冲，接收毫米波信号，对应累加，直至N-1等于0，检查M-1是否等于0，如果不等于0，设置下一组脉冲宽度和脉冲重复频率，发射毫米波脉冲，接收毫米波信号，对应累加，直至M-1等于0，将上述过程获得数据传送给终端；收发单元重复上述工作；终端是一台微机，终端完成信号功率谱分析，谱累加，识别包括云底高、云顶高等云特征量和显示云廓线；终端工作流程如下，终端不断接收收发单元送来的数据，当有C组数据时，终端进行数据处理，数据处理包括功率谱分析，谱累加，云顶高度、云底高度分析和显示；C一般大于32，可以事先设置；终端还对收发单元进行设置，设置收发单元发射脉冲宽度和脉冲重复频率；脉冲宽度赋值M，M可以是大于1的整数，表示有几组脉冲宽度和脉冲重复频率值，根据M设置脉冲宽度和脉冲重复频率。
CN201410415750.5A 2014-08-22 2014-08-22 低功率毫米波测云方法 Active CN104215955B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410415750.5A CN104215955B (zh) 2014-08-22 2014-08-22 低功率毫米波测云方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410415750.5A CN104215955B (zh) 2014-08-22 2014-08-22 低功率毫米波测云方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104215955A true CN104215955A (zh) 2014-12-17
CN104215955B CN104215955B (zh) 2017-12-05

Family

ID=52097654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410415750.5A Active CN104215955B (zh) 2014-08-22 2014-08-22 低功率毫米波测云方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104215955B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106772384A (zh) * 2016-11-21 2017-05-31 北京无线电测量研究所 一种单极化毫米波测云雷达系统及气象测量方法
CN107402413A (zh) * 2017-07-14 2017-11-28 中国气象局气象探测中心 一种综合大气廓线仪
CN108051816A (zh) * 2017-12-20 2018-05-18 雷象科技（北京）有限公司 阵列天气雷达协同扫描系统及方法
CN109343063A (zh) * 2018-12-17 2019-02-15 中国气象局气象探测中心 一种毫米波测云仪晴空回波自动识别方法及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101581787A (zh) * 2009-06-29 2009-11-18 中国科学院安徽光学精密机械研究所 基于最小均方算法的激光测云雷达信号自适应识别方法
CN102890272A (zh) * 2012-11-05 2013-01-23 中国航天科工集团第二研究院二十三所 一种毫米波云雷达信号处理方法
CN103576702A (zh) * 2013-11-22 2014-02-12 北京无线电测量研究所 一种毫米波气象雷达天线角度标校方法
CN103592641A (zh) * 2013-11-22 2014-02-19 北京无线电测量研究所 一种毫米波云雷达发射功率实时测量装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101581787A (zh) * 2009-06-29 2009-11-18 中国科学院安徽光学精密机械研究所 基于最小均方算法的激光测云雷达信号自适应识别方法
CN102890272A (zh) * 2012-11-05 2013-01-23 中国航天科工集团第二研究院二十三所 一种毫米波云雷达信号处理方法
CN103576702A (zh) * 2013-11-22 2014-02-12 北京无线电测量研究所 一种毫米波气象雷达天线角度标校方法
CN103592641A (zh) * 2013-11-22 2014-02-19 北京无线电测量研究所 一种毫米波云雷达发射功率实时测量装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JAMES B.MEAD ET AL.: "《Millimeter-Wave Radars for Remotely Sensing Clouds and Precipitation》", 《PROCEEDINGS OF THE IEEE》 *
刘黎平 等: "《毫米波测云雷达系统及其外场试验结果初步分析》", 《气象科技》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106772384A (zh) * 2016-11-21 2017-05-31 北京无线电测量研究所 一种单极化毫米波测云雷达系统及气象测量方法
CN107402413A (zh) * 2017-07-14 2017-11-28 中国气象局气象探测中心 一种综合大气廓线仪
CN107402413B (zh) * 2017-07-14 2019-11-01 中国气象局气象探测中心 一种综合大气廓线仪
CN108051816A (zh) * 2017-12-20 2018-05-18 雷象科技（北京）有限公司 阵列天气雷达协同扫描系统及方法
CN109343063A (zh) * 2018-12-17 2019-02-15 中国气象局气象探测中心 一种毫米波测云仪晴空回波自动识别方法及系统
CN109343063B (zh) * 2018-12-17 2023-06-02 中国气象局气象探测中心 一种毫米波测云仪晴空回波自动识别方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN104215955B (zh) 2017-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105738913B (zh) 测距通信一体化激光雷达
CN107064956B (zh) 一种地基太赫兹测云雷达系统及其探测方法
US8237604B2 (en) Virtual beam forming in ultra wideband systems
CN104215955A (zh) 低功率毫米波测云方法
CN104730535A (zh) 一种车载多普勒激光雷达距离测量方法
US20100027602A1 (en) Time delay and distance measurement
CN104914429A (zh) 一种根据目标距离自适应选择波形的目标指示雷达系统
Galati et al. Waveforms design for modern and MIMO radar
CN102621556A (zh) 一种调频测相激光测距方法
CN207586425U (zh) 一种轻便高可靠性低空无人机预警探测雷达系统
CN106772384A (zh) 一种单极化毫米波测云雷达系统及气象测量方法
CN107561524B (zh) 伪码调相连续波与中断连续波多模式测高设备及测高方法
CN210835227U (zh) 基于紧凑型超宽带天线的探地雷达系统
CN112698356A (zh) 基于多孔径收发的无盲区脉冲相干测风激光雷达系统
Fernandes Implementation of a RADAR System using MATLAB and the USRP
CN106842159B (zh) 一种雷达目标探测中信息量的计算方法
Elsukov et al. FMICW signal shaping for single antenna vertical sounding ionosonde using USRP platform
CN104063008A (zh) 一种相位连续的数字组合脉冲信号产生方法
CN203894409U (zh) 一种多普勒雷达
CN107064936A (zh) 气象雷达
Robertson et al. A 220 GHz 3D imaging radar with sub-cm voxel resolution for security applications
RU182828U1 (ru) Излучающий элемент кольцевой цифровой антенной решётки
CN112986920A (zh) 一种可快速分辨目标架次的多宽带雷达系统
CN104965201A (zh) 一种雷达测速技术
CN203658578U (zh) 抗电磁干扰的雷达测速仪

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Gao Yuchun

Inventor after: Ma Shuqing

Inventor after: Liu Lihua

Inventor after: Chen Yan

Inventor after: Wang Gang

Inventor after: He Jianxin

Inventor after: Xie Chenghua

Inventor after: Wang Wenming

Inventor before: Gao Yuchun

Inventor before: Ma Shuqing

Inventor before: Liu Lihua

Inventor before: Chen Yan

Inventor before: Wang Gang

Inventor before: He Jianxin

Inventor before: Xie Chenghua

Inventor before: Wang Wenming

CB03 Change of inventor or designer information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant