CN104597431A - 多自由度极化云测量雷达试验平台 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多自由度极化云测量雷达试验平台，包括极化接收雷达箱体、极化发射雷达箱体、水平调距机构、90°双工位换转机构、上下调速移动平台以及控制系统组成；其中，极化箱体包括极化转动装置；水平调距机构包括工作平台和直线驱动机构，工作平台的台面由左台面和右台面构成，两台面上设有极化轨道，直线驱动机构安装于右台面的下方；极化接收雷达箱体和极化发射雷达箱体分别安装于左、右台面上，极化转动装置可沿台面上的极化轨道极化转动；90°双工位换转机构安装于水平调距机构的底部，90°双工位换转机构位于上下调速移动平台的上方，控制系统与上下调速移动平台相连。本发明试验平台可实现对云进行多自由度观测及成像。

Description

多自由度极化云测量雷达试验平台
技术领域
本发明属于雷达测量技术领域，涉及一种雷达试验平台，特别涉及一种多自由度极化云测量雷达试验平台。
背景技术
云是全球气候模型中最重要的也是最难确定的气象要素之一，它对地球能量平衡、气候变化以及天气演变具有重要的影响。云通过影响太阳短波辐射和地球长波辐射，来控制地球能量的收支。云的分布、特性及其演化运动过程的监测对于研究全球气候变化、天气预报等具有非常重要的作用。
激光雷达波长过短，云雾散射效应强，只能测量云底或云顶高度，无法测量云粒子的大小、浓度、滴谱分布、冰与液态水的含量等云层内部微观参量；毫米波云雷达虽然能够测量云的微观参量，但由于其波长相对较长，在测量精度上不如太赫兹波段。太赫兹波(0.1THz-10THz)波长介于激光和微波之间，其散射效应强度也介于二者之间，在云雷达应用中，能够同时兼顾测量云的宏观参数(如云量、云状、云高、云速等)和微观参量(如云粒子的大小、浓度、滴谱分布、冰与液态水的含量等)，目前国际上与太赫兹波云雷达最为接近的是频率为94GHz的毫米波雷达，即在2004年美国宇航局成功发射的第一个毫米波测云雷达卫星——CloudSat，该卫星的主要载荷就是一台工作波段为94GHz的云剖面雷达(cloud profiling radar，简称CPR)，用于实现云层内部信息的测量。
太赫兹雷达在云测量方面已经显现了巨大的应用前景和发展潜力，为了满足太赫兹技术在云辐射相互作用、人工影响天气、天气预报与气候变化等应用领域的发展，并为发展实用型星载太赫兹云测量雷达系统提供理论和技术基础，开发并研制了多自由度极化太赫兹云测量雷达试验平台，此试验平台采用了单体多自由度极化机构与多自由度工位转换机构组合的方式，可实现利用太赫兹雷达成像技术对云观测进行充分的地面试验验证。
目前，国内外关于采用太赫兹雷达进行对云观测成像仍存在几个重要的问题：
(1)现有太赫兹雷达在对云观测成像时无法进行多角度的极化处理，这就造成对云观测成像时所收集的数据单一，只呈现一维数据组，无法进行数据的立体成像分析。
(2)现有太赫兹雷达的接收端或发射端均为固定放置状态，在对云测量时，无法做到单体极化或组合双极化的要求，所得一维数据组呈线性状态，进行一维数据成像分析时，数据组有一定的缺失。
发明内容
有鉴于此本发明的目的是弥补现有国内外关于采用太赫兹雷达进行对云观测成像技术的不足，提供一种多自由度极化云测量雷达试验平台，应用该试验平台可以实现在野外及云室内对云进行多自由度观测及成像。
本发明的技术解决方案为：
一种多自由度极化云测量雷达试验平台，包括极化接收雷达箱体、极化发射雷达箱体、水平调距机构、90°双工位换转机构、上下调速移动平台以及控制系统组成；其中，极化接收雷达箱体和极化发射雷达箱体均包括极化转动装置，所述极化转动装置位于箱体的底部；水平调距机构包括工作平台和直线驱动机构，所述工作平台的台面由左台面和右台面构成，两台面上设有极化轨道，直线驱动机构安装于右台面的下方；
连接关系为：极化接收雷达箱体和极化发射雷达箱体分别安装于左、右台面上，箱体底部的极化转动装置可沿台面上的极化轨道极化转动；90°双工位换转机构安装于水平调距机构的底部，90°双工位换转机构位于上下调速移动平台的上方，控制系统与所述上下调速移动平台相连。
有益效果
本发明多自由度极化云测量雷达试验平台，其上集成极化箱体、水平调距机构、90°双工位换转机构、上下调速移动平台，使得该平台能够实现单体极化、组合双极化及多自由度极化，因此在利用该实验平台进行云测量时，可以得到多维度云测量数据组，满足对云观测数据的立体成像分析。
附图说明
图1为本发明的试验平台结构示意图；
图2为本发明的试验平台多自由度极化位置排布示意图；
图3为本发明的试验平台水平距离左右调整示意图；
图4为本发明的试验平台90°工位转换示意图；
图5为本发明的试验平台上下调速移动示意图；
图6为本发明的试验平台90°工位多自由度极化位置排布示意图；
图7为本发明的极化发射雷达箱体示意图；
图8为本发明的极化接收雷达箱体示意图；
其中，1-极化接收雷达箱体，2-极化发射雷达箱体，3-水平调距机构，4-90°双工位换转机构，5-上下调速移动平台，6-直线驱动机构，7-折叠桁架机构，8-极化转动装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明一种多自由度极化云测量雷达试验平台，包括极化接收雷达箱体1、极化发射雷达箱体2、水平调距机构3、90°双工位换转机构4、上下调速移动平台5以及控制系统组成；其中，极化接收雷达箱体1和极化发射雷达箱体2均包括极化转动装置8，所述极化转动装置8位于箱体的底部；水平调距机构3包括工作平台和直线驱动机构6，所述工作平台的台面由左台面和右台面构成，两台面上设有极化轨道，直线驱动机构6安装于右台面的下方；
连接关系为：极化接收雷达箱体1和极化发射雷达箱体2分别安装于左、右台面上，箱体底部的极化转动装置8可沿台面上的极化轨道极化转动；90°双工位换转机构4安装于水平调距机构3的底部，90°双工位换转机构4位于上下调速移动平台5的上方，控制系统与所述上下调速移动平台5相连。
本发明多自由度极化云测量雷达试验平台，极化发射雷达箱体1为雷达发射装置，极化接收雷达箱体2为雷达接收装置，第一，通过箱体底部的极化转动装置8沿台面上的极化轨道极化转动，可实现极化接收雷达箱体1和极化发射雷达箱体2的极化转动；第二，通过直线驱动机构6控制右台面相对于左台面水平移动，可实现极化接收雷达箱体1和极化发射雷达箱体2之间距离的调整；第三、通过90°双工位换转机构4带动工作平台进行90°工位转换锁紧，可实现极化接收雷达箱体1和极化发射雷达箱体2的姿态转换；第四，上下调速移动平台5为多自由度极化云测量雷达试验平台的基座，通过控制系统调整上下调速移动平台5的位置，可实现调整极化接收雷达箱体1和极化发射雷达箱体2的位置高度；因此本发明试验平台可实现单极化、组合双极化及多自由极化的要求，满足太赫兹云测试雷达地面观测的需求。
如图2所示，极化接收雷达箱体1和极化发射雷达箱体2在水平调距机构3台面上，沿着极化轨道进行极化转动，在转动过程中，水平调距机构3可进行极化接收雷达箱体1和极化发射雷达箱体2之间的距离调整。
如图3所示，在调整极化接收雷达箱体1和极化发射雷达箱体2的距离时，水平调距机构3的直线驱动机构6带动极化发射箱体2运动。
如图4所示，90°双工位转换机构4安装于水平调距机构3底部，90°工位转换后，极化接收雷达箱体1和极化发射雷达箱体2处于侧立状态。
如图5所示，上下调速移动平台5通过折叠桁架机构7，实现极化接收雷达箱体1和极化发射雷达箱体2在极化运动时的上下位置移动。
如图6所示，90°双工位换转机构4将极化接收雷达箱体1和极化发射雷达箱体2转换到侧立姿态，极化接收雷达箱体1和极化发射雷达箱体2在水平调距机构3台面上，沿着极化轨道进行极化转动，在转动过程中，水平调距机构3可进行极化接收雷达箱体1和极化发射雷达箱体2之间的距离调整。
如图7所示，极化接收雷达箱体1安装在水平调距机构3的左边台面上，通过底部的极化转动装置8，实现极化接收雷达箱体1的极化转动。
如图8所示，极化发射雷达箱体2安装在水平调距机构3的右边台面上，通过底部的极化转动装置8，实现极化发射雷达箱体2的极化转动。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种多自由度极化云测量雷达试验平台，其特征在于，包括极化接收雷达箱体(1)、极化发射雷达箱体(2)、水平调距机构(3)、90°双工位换转机构(4)、上下调速移动平台(5)以及控制系统组成；其中，极化接收雷达箱体(1)和极化发射雷达箱体(2)均包括极化转动装置(8)，所述极化转动装置(8)位于箱体的底部；水平调距机构(3)包括工作平台和直线驱动机构(6)，所述工作平台的台面由左台面和右台面构成，两台面上设有极化轨道，直线驱动机构(6)安装于右台面的下方；
连接关系为：极化接收雷达箱体(1)和极化发射雷达箱体(2)分别安装于左、右台面上，箱体底部的极化转动装置(8)可沿台面上的极化轨道极化转动；90°双工位换转机构(4)安装于水平调距机构(3)的底部，90°双工位换转机构(4)位于上下调速移动平台(5)的上方，控制系统与所述上下调速移动平台(5)相连。
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