CN109782241A - 一种气象雷达回波模拟方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气象雷达回波模拟方法及系统，获取实时三维气象数据，实时三维气象数据表征各个时刻的气象数据信息；接收气象雷达发送的雷达射频信号，对雷达射频信号进行处理得到基带信号；接收雷达参数信息；利用时间相匹配的实时三维气象数据和雷达参数信息，生成目标基带调制信息；根据同步信息和目标基带调制信息，对基带信号进行同步和调制，获得中频信号；对中频信号进行处理得到目标回波信号，并将目标回波信号发送至气象雷达。本发明通过利用实时三维气象数据产生的目标回波信号更加符合气象雷达回波模拟需求，形成了雷达发射和接收的闭环测试，满足了气象雷达测试的需求。

Description

一种气象雷达回波模拟方法及系统

技术领域

本发明涉及雷达测试技术领域，特别是涉及一种气象雷达回波模拟方法及系统。

背景技术

气象雷达是专门用于大气探测的雷达，气象雷达在突发性、灾害性的监测、预报和警报中具有极为重要的作用。气象雷达是通过发送电磁波，接收目标对电磁波的反射回波来确定目标的距离、目标角度、目标大小尺寸、目标类型和目标强度等特性。

在雷达的研制和测试过程中，通常通过信号源、频谱仪、示波器等标准仪器设备来定位研制雷达过程中出现的问题，测试雷达基本功能或指标。该方法通过采用标准仪器，只能简单测试雷达发送信号的质量，产生简单的回波模拟信号，无法使雷达发射和接收形成闭环，缺失了很多测试环节，无法满足气象雷达测试的需求。

发明内容

针对于上述问题，本发明提供一种气象雷达回波模拟方法及系统，实现产生的回波信号更加满足气象雷达测试的需求。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种气象雷达回波模拟方法，该方法包括：

获取实时三维气象数据，所述实时三维气象数据表征各个时刻的气象数据信息；

接收气象雷达发送的雷达射频信号，对所述雷达射频信号进行处理得到基带信号；

接收雷达参数信息，所述雷达参数信息包括雷达角度信息、雷达状态信息和雷达场景信息；

利用时间相匹配的所述实时三维气象数据和所述雷达参数信息，生成目标基带调制信息；

根据同步信息和所述目标基带调制信息，对所述基带信号进行同步和调制，获得中频信号；

对所述中频信号进行处理得到目标回波信号，并将所述目标回波信号发送至所述气象雷达。

可选地，该方法还包括：

确定初始雷达射频信号发射后紧邻的预设数量帧雷达射频信号的信号发射时间；

将所述信号发射时间对应的实时三维气象数据确定为预测三维气象数据，并将所述信号发射时间对应的雷达参数信息确定为预测雷达参数信息；

根据所述预测三维气象数据和所述预测雷达参数信息计算所述初始雷达射频信号发射后的紧邻的预设数量帧雷达射频信号的预测基带调制信息。

可选地，该方法还包括：

响应于接收到所述气象雷达发送的，且与所述初始雷达射频信号对应的下一帧雷达射频信号，在所述预测基带调制信息中选择与所述下一帧雷达射频信号对应的下一帧基带调制信息；

利用所述下一帧基带调制信息和同步信息对所述下一帧雷达射频信号进行调制和同步，获得所述下一帧雷达射频信号对应的下一帧中频信号。

可选地，该方法还包括：

接收模式指令；

若所述模式指令指示为数据回放模式，查询与所述实时三维气象数据时间相匹配的回波信号。

可选地，所述对所述中频信号进行处理得到目标回波信号，并将所述目标回波信号发送至所述气象雷达，包括：

对所述中频信号进行处理得到所述目标回波信号；

确定所述目标回波信号的发送模式，所述发送模式包括空馈模式和射频注入模式，所述空馈模式表征通过单个通道输出所述目标回波信号，所述射频注入模式表征由至少两个通道同时输出所述目标回波信号；

依据所述发送模式，将所述目标回波信号发送至所述气象雷达。

一种气象雷达回波模拟系统，该系统包括：

获取单元，用于获取实时三维气象数据，所述实时三维气象数据表征各个时刻的气象数据信息；

射频信号处理单元，用于接收气象雷达发送的雷达射频信号，对所述雷达射频信号进行处理得到基带信号；

参数信息接收单元，用于接收雷达参数信息，所述雷达参数信息包括雷达角度信息、雷达状态信息和雷达场景信息；

调制信息生成单元，用于利用时间相匹配的所述实时三维气象数据和所述雷达参数信息，生成目标基带调制信息；

第一调制单元，用于根据同步信息和所述目标基带调制信息，对所述基带信号进行同步和调制，获得中频信号；

回波发送单元，用于对所述中频信号进行处理得到目标回波信号，并将所述目标回波信号发送至所述气象雷达。

可选地，该系统还包括：

时间确定单元，用于确定初始雷达射频信号发射后紧邻的预设数量帧雷达射频信号的信号发射时间；

预测信息确定单元，用于将所述信号发射时间对应的实时三维气象数据确定为预测三维气象数据，并将所述信号发射时间对应的雷达参数信息确定为预测雷达参数信息；

调制信息预测单元，用于根据所述预测三维气象数据和所述预测雷达参数信息计算所述初始雷达射频信号发射后的紧邻的预设数量帧雷达射频信号的预测基带调制信息。

可选地，该系统还包括：

调制信息选择单元，用于响应于接收到所述气象雷达发送的，且与所述初始雷达射频信号对应的下一帧雷达射频信号，在所述预测基带调制信息中选择与所述下一帧雷达射频信号对应的下一帧基带调制信息；

第二调制单元，用于利用所述下一帧基带调制信息和同步信息对所述下一帧雷达射频信号进行调制和同步，获得所述下一帧雷达射频信号对应的下一帧中频信号。

可选地，该系统还包括：

指令接收单元，用于接收模式指令；

查询单元，用于若所述模式指令指示为数据回放模式，查询与所述实时三维气象数据时间相匹配的回波信号。

可选地，所述回波发送单元包括：

中频信号处理子单元，用于对所述中频信号进行处理得到所述目标回波信号；

发送模式确定子单元，用于确定所述目标回波信号的发送模式，所述发送模式包括空馈模式和射频注入模式，所述空馈模式表征通过单个通道输出所述目标回波信号，所述射频注入模式表征由至少两个通道同时输出所述目标回波信号；

发送子单元，用于依据所述发送模式，将所述目标回波信号发送至所述气象雷达。

相较于现有技术，本发明提供了一种气象雷达回波模拟方法及系统，获取实时三维气象数据，由于该实时三维气象数据表征了各个时刻的气象数据，这样利用实时三维气象数据以及与其时间相匹配的雷达参数信息可生成各种气象条件下的目标基带调制信息，结合该目标基带调制信息和同步信息能够生成与雷达射频信号时间匹配的中频信号，从而产生的目标回波信号更加符合气象雷达回波模拟需求，形成了雷达发射和接收的闭环测试，进而更加符合气象雷达测试的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种气象雷达回波模拟方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种雷达波束与目标的示意图；

图3为本发明实施例提供的实时计算雷达调制信息的方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种气象雷达回波模拟方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种气象雷达回波模拟系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

在本发明实施例中提供了一种气象雷达回波模拟方法，该方法的执行主体为气象雷达回波模拟系统，参见图1，该方法可以包括以下步骤：

S101、获取实时三维气象数据。

其中，实时三维气象数据表征各个时刻的气象数据信息。在实际应用中，获取实时三维气象数据的方式有两种：

一种方式是在准备好预设气象模型的前提下，用户设置预设气象模型的控制参数信息并输入给预设气象模型，预设气象模型根据输入的控制参数信息计算得到实时三维气象数据。该方式下输入的控制参数信息可以包括：发射信号参数、回波参数、模型数据参数、载机参数和散射点信息等。其中，发射信号参数可包括气象雷达载频、帧种类数、各帧内脉冲数、各脉冲时宽等；回波参数可包括带宽、采样率、基带时钟频率、距离门宽度、距离门数、仿真帧数等；模型数据参数可包括天线加权方式、方位扫描起始角、方位扫描结束角、方位角速度、方位向波束宽度、俯仰扫描起始角、俯仰扫描结束角、俯仰角速度、俯仰波束宽度等；载机参数可包括载机东向起始坐标、载机北向起始坐标、载机天向起始坐标、载机东向速度、载机北向速度、载机天向速度、天线的起始指向等；散射点信息可包括气象反射率数据参数、气象运动数据参数、气象数据起始位置等。

预设气象模型在接收到上述控制参数信息后，按照预设气象模型中的计算方式生成实时三维气象数据，该实时三维气象数据包括了风向数据、散射点折射率数据和坐标数据等。

另一种方式是实时三维气象数据也可以是外部数据，以文件方式输入，将生成好的三维气象数据按照要求格式进行转换。

S102、接收气象雷达发送的雷达射频信号，对雷达射频信号进行处理得到基带信号。

接收到气象雷达发送的雷达射频信号后，并不是直接利用该雷达射频信号进行后续处理，而是需要将该雷达射频信号进行处理后才能被后续步骤应用。通常可以利用气象雷达回波模拟系统中的微波单元进行处理，首先对雷达射频信号在下变频通道中进行下变频处理，得到模数采集所需的中频雷达信号，同时为了适应不同气象雷达信号功率，下变频通道具备功率调整功能，以保证模数采集信号功率相对稳定。对于中频雷达信号进行采集及数字下变频后，即可得到基带信号。为了节省后续计算量，可对基带信号进行抽取实现降采样，对降采样后的基带信号进行延迟和脉冲卷积调制后即可实现气象回波距离向延迟和扩展的模拟。

S103、接收雷达参数信息。

其中，雷达参数信息包括雷达角度信息、雷达状态信息和雷达场景信息。在实际应用中，雷达角度信息和雷达状态信息等可直接由气象雷达实时发送，雷达场景信息可由航电仿真器进行仿真，航电仿真器仿真雷达场景信息的过程为现有技术，这里不再赘述。

S104、利用时间相匹配的实时三维气象数据和雷达参数信息，生成目标基带调制信息。

在获取了实时三维气象数据后，需要根据该实时三维气象数据生成基带调制信息，为了能够使得产生的基带调制信息更加满足当前接收到气象雷达射频信号对应的时刻的实际气象场景，需要将利用时间相匹配的实时三维气象数据和雷达参数信息，生成目标基带调制信息。即需要根据当前时刻的三维气象数据和雷达参数信息进行计算，来获得目标基带调制信息。

其中，雷达参数信息包括了雷达角度信息、雷达状态信息和雷达场景信息，对当前时刻的雷达参数信息进行解析后可以获得雷达波束指向、雷达状态信息、雷达航向角、偏流角和雷达坐标系定义信息等。然后获取当前时刻对应的三维气象数据计算生成目标基带调制信息。需要说明的是，该三维气象数据可以为根据上述步骤利用预设气象模型实时计算获得的，也可以预先计算各个时刻的三维气象数据，将实时三维气象数据以文件方式进行存储，需要调用三维气象数据时，按照相匹配的时间在文件中调取并按要求进行相应的格式转换后进行利用。

参见图2，为本发明实施例提供的一种雷达波束与目标的示意图，图2中目标代表的是某一时刻的实时三维气象数据，例如该目标可以表示为云团，气象模型根据上述输入的控制参数信息确定任意时刻气象雷达与目标的相对位置、气象雷达波束照射范围，计算该照射范围内任意一个气象散射点S到气象雷达的距离和相位，根据气象反射率、坐标和风向数据等参数，计算任意气象散射点S的相对反射强度(即幅度)，根据气象运动和风向数据坐标等参数计算该时刻的气象云团的运动状态。根据气象雷达运动时刻和雷达不同帧的雷达射频信号的不同脉冲时刻，计算当前脉冲对应照射范围内的所有散射点的距离、相位和幅度，从而产生基带调制信息。

需要说明的是，预设气象模型计算过程中使用直角坐标系，由于气象雷达提供的信息可能是极坐标或者其他坐标，先将坐标统一到直角坐标系下。计算过程中，首先根据雷达参数信息所确定雷达波束的照射圆锥形与气象模型相比较，确定波束内的散射点，散射点设置可以根据计算需要灵活的进行一定程度的扩大和减小，对计算的结果几乎没有影响，这样可以提高计算速度。

S105、根据同步信息和目标基带调制信息，对基带信号进行同步和调制，获得中频信号。

根据雷达同步信息即雷达的帧同步信号和脉冲同步信号，对基带信号和目标基带调制信息进行同步，然后根据目标基带调制信息对该基带信号进行调制获得中频信号。

S106、对中频信号进行处理得到目标回波信号，并将目标回波信号发送至气象雷达。

获得的中频信号需要经过上变频和功率控制等处理后才能作为目标回波信号发送给气象雷达。在试验过程中，可以根据预先设定的模版来选择在某个角度上输出指定数量或扩展带宽的回波信号，经过延迟及卷积完成所需的基带回波仿真，最后经过内插、数字上变频、DA和上变频等处理后，即可得到所需的目标回波信号。

本发明提供了一种气象雷达回波模拟方法，获取实时三维气象数据，由于该实时三维气象数据表征了各个时刻的气象数据，这样利用实时三维气象数据以及与其时间相匹配的雷达参数信息可生成各种气象条件下的目标基带调制信息，结合该目标基带调制信息和同步信息能够生成与雷达射频信号时间相匹配的中频信号，从而产生的目标回波信号更加符合气象雷达回波模拟需求，形成了雷达发射和接收的闭环测试，进而更加符合气象雷达测试的需求。

雷达回波实时仿真过程中，需要实时计算雷达调制信息，由于实时性要求，必须在一个雷达发射脉冲间隔完成调制信息的计算，为此，在本发明的实施例中还提供了一种实时计算雷达调制信息的方法，参见图3，该方法可以包括以下步骤：

S201、确定初始雷达射频信号发射后紧邻的预设数量帧雷达射频信号的信号发射时间；

S202、将信号发射时间对应的实时三维气象数据确定为预测三维气象数据，并将信号发射时间对应的雷达参数信息确定为预测雷达参数信息；

S203、根据预测三维气象数据和预测雷达参数信息计算初始雷达射频信号发射后的紧邻的预设数量帧雷达射频信号的预测基带调制信息。

在本发明实施例中，在气象雷达回波模拟系统中设置雷达射频信号的发射周期，这样，气象雷达回波模拟系统在接收到初始雷达射频信号后，可根据初始雷达射频信号的发射时间和雷达射频信号的发射周期确定与初始雷达射频信号紧邻的预设数量帧雷达射频信号的信号发射时间，来预测对应的三维气象数据和雷达参数信息，从而可以预先计算未来预设数量帧的基带调制信息，即获得预测基带调制信息。其中，该预设数量帧可以根据计算效率和雷达射频信号的发射周期来确定，例如可以将每两帧的雷达射频信号之间的信号发射时间，作为预测计算时间来计算。

例如，雷达射频信号的固定帧周期为5ms实时计算一次调制信息，在雷达帧同步信号周期较小时，采用预先计算方式，预先计算多帧的调制信息，一帧或者多帧下发一次参数，然后完成每个雷达帧和雷达脉冲的调制信息同步。另外，可以在一次仿真中适应实时可变的雷达帧类型，实时可变的脉冲重复周期和脉冲宽度，产生雷达基带调制信息。

在上述实施例的基础上，该方法还包括：

响应于接收到气象雷达发送的，且与初始雷达射频信号对应的下一帧雷达射频信号，在预测基带调制信息中选择与下一帧雷达射频信号对应的下一帧基带调制信息；

利用下一帧基带调制信息和同步信息对下一帧雷达射频信号进行调制和同步，获得下一帧雷达射频信号对应的下一帧中频信号。

在接收到与初始雷达射频信号对应的下一帧雷达射频信号后，会在预测的基带调制信息中选择与该下一帧射频信号对应的下一帧基带调制信息，从而可以利用该下一帧基带调制信息和同步信息，对由下一帧雷达射频信号生成的下一帧基带信号和下一帧基带调制信息进行同步，从而获得下一帧中频信号。因此，通过在一个雷达发送脉冲间隔内完成调制信息的计算，满足了调制信息计算的实时性要求，同时可以在接收到下一帧雷达射频信号后，直接选择对应的基带调制信息，提高了气象雷达回波模拟系统的处理效率。

对应于上述气象雷达回波模拟方法，是采用的一种实时计算模式进行回波模拟的，即根据气象雷达发送的雷达射频信号、用户输入的控制参数信息等，利用预设气象雷达模型，根据雷达帧同步信号和脉冲同步信号，并基于雷达参数信息，实时计算并产生回波的方式。

相应的，在本发明实施例中还提供了另一种气象雷达回波模拟方法，参见图4，该方法包括：

S301、接收模式指令；

S302、若模式指令指示为数据回放模式，查询与实时三维气象数据时间相匹配的回波信号。

通过接收模式指令，该模式指令可以为实时计算模式也可以为数据回放模式，若要是数据回放模式，则会在目标文件中直接调用与实时三维气象数据时间相匹配的回波信号，其中，目标文件中会预先存储有时间相匹配的三维气象数据与回波信号。

具体的，数据回放模式是根据雷达参数信息和同步信息(同步信息包括雷达帧信号和雷达脉冲信号)触发回放回波数据的。实时计算模式根据雷达射频信号、用户输入的控制参数信息和雷达参数信息，按照同步信息触发计算并产生回波信号。

具体的，在数据回放模式中，数据会一直往外发送，或者和雷达帧和雷达脉冲同步之后回放，或者采用与帧同步和脉冲同步的同时，还需要与雷达参数信息进行同步后回放。采用与帧同步和脉冲同步的同时，根据雷达参数信息，例如雷达照射角度，雷达飞行位置等，实时选择要回放的数据段，进行该段数据的同步回放，从而可以解决雷达信号及雷达参数信息同步问题。解决了只根据雷达帧和PRF同步的位置和角度等同步问题，解决了系统开始后，数据就一直往外发送的信号同步和位置角度同步问题。

数据回放模式除回波的来源不同，其他和实时计算方式基本一致。数据回放模式不用采集雷达射频信号，但需要做帧同步和PRF脉冲同步处理，需要对不同雷达或者不同采样率的数据做统一处理，统一到硬件支持的数据格式，另外需要与雷达信息进行同步，回波信息直接通过离线计算或者外场录制数据转换所得。

在数据回放模式下，还可以是将实时三维气象数据与基带回波数据进行时间匹配存储，则系统将根据接收的雷达参数信息，选择回放的基带回波数据，利用雷达PRF及帧同步信号进行同步回放，回放的数据经过延迟、数字上变频、DAC、上变频和功率控制后，得到所需的回波信号。

在上述实施例的基础上，在本发明的另一实施例中还提供了一种目标回波信号的发送方式，包括：

S401、对中频信号进行处理得到目标回波信号；

S402、确定目标回波信号的发送模式，发送模式包括空馈模式和射频注入模式，空馈模式表征通过单个通道输出所述目标回波信号，射频注入模式表征由至少两个通道同时输出所述目标回波信号；

S403、依据发送模式，将目标回波信号发送至所述气象雷达。

具体的，在空馈及射频注入两种模式下，系统输出功率不同，空馈模式下考虑到空间衰减等因素，系统输出的功率的要求相对于注入式将提高，此外，在空馈模式下，通过单个通道输出射频回波信号，射频回波信号角度将由空馈喇叭天线的辐射位置决定，而在射频注入模式下，通过两个通道同时输出射频回波信号，则可以根据雷达指向角度，系统自身可选择在不同的角度上输出回波。

需要说明的是，可以利用气象雷达回波模拟系统中的微波单元完成对雷达射频信号进行处理获得基带信号和对中频信号进行处理得到目标回波信号的过程。例如，该微波单元的结构可以包括1个通道下变频及功率控制模块、2个通道上变频及功率控制模块和1个频综模块，通道下变频及功率控制模块和通道上变频及功率控制模块主要用于完成信号变频、功率放大及控制，频综模块用于提供变频本振和进行信息调制过程中所需的时钟信号。

对应的，在本发明实施例中还提供了一种基带单元，该基带单元用于完成上述的信息调制和数据回放过程，即主要完成雷达中频信号采集、回波信息调制，生成中频信号。其结构可以采用由双通道数字射频存储器和海量存储板等组成，其中，海量存储板用于存储回放数据，并根据接收的控制命令及雷达PRF脉冲等实时回放数据；双通道数字射频存储器用于对接收的雷达中频信号进行各种类型的目标回波信息调制。或者通过数据实时回放的模式产生中频目标回波。双通道数字射频存储器可以满足和差双通道注入式仿真的需求。

双通道数字射频存储器主要包括高速模数采集、数字下变频、信息实时调制(幅度/延迟/多普勒频率调制及干扰产生等)、数字下变频及双通道数模转换等，它可以完成对雷达中低频信号的采集，并经过数字下变频后得到基带雷达信号，然后经过基带回波信息调制产生所需的基带回波，最后经过上变频及数模转换处理得到所需的中频信号，同时也可以对回放的回波数据进行处理，得到所需的中频回波信号。

海量存储板主要用于回波回放等模拟，它可以事先存储离线计算或外场采集的基带回波，然后根据雷达帧信号、脉冲信号等进行数据回放。

在本发明实施例中提供的气象雷达回波模拟方法主要为了模拟气象雷达在特定场景下的响应，形成气象雷达发射和接收的闭环测试，效果如下：

可以逼真模拟气象雷达回波：真实的雷达回波比较复杂，通过气象模型将目标模型抽象，建模，并模拟其真实特征，通过添加背景杂波更真实模拟雷达回波，可模拟单个或多个目标的速度，距离，强度，类型等特性。

可以充分有效定位气象雷达研制过程中问题：在雷达各个分机研制过程或者整机集成过程中，遇到各种各样的问题，怎么定位分析这些问题是一个难题。利用该气象雷达回波模拟方法生成正确的回波信号，从而在模拟器(即气象雷达回波模拟系统)接收雷达射频信号和雷达状态等正确情况下，给气象雷达发送正确回波信号，可以直接检验气象雷达接收段是否接收正确。如果气象雷达发射和接收均正确，可以验证气象雷达后端处理问题，可以复现气象雷达出现的问题，可以有效快速定位气象雷达研制过程中的问题。

可以充分有效测试气象雷达功能和性能：可以简单更改模型参数，模拟无限多，非标准的，复杂的样本，可以充分有效测试气象雷达功能和性能。

测试效率低：专门针对气象雷达设计，在测试时，效率会大大提升，可以缩短项目开发周期和项目人力投入。

灵活性好，使用方便：可以简单更改参数配置，即可测试气象雷达对应性能，灵活性好。使用该气象雷达回波模拟系统后，基本不需要标准信号源，频谱仪和示波器等设备，使用起来较为方便。

在本发明的实施例中还提供了一种气象雷达回波模拟系统，参见图5，该系统包括：

获取单元10，用于获取实时三维气象数据，所述实时三维气象数据表征各个时刻的气象数据信息；

射频信号处理单元20，用于接收气象雷达发送的雷达射频信号，对所述雷达射频信号进行处理得到基带信号；

参数信息接收单元30，用于接收雷达参数信息，所述雷达参数信息包括雷达角度信息、雷达状态信息和雷达场景信息；

调制信息生成单元40，用于利用时间相匹配的所述实时三维气象数据和所述雷达参数信息，生成目标基带调制信息；

第一调制单元50，用于根据同步信息和所述目标基带调制信息，对所述基带信号进行同步和调制，获得中频信号；

回波发送单元60，用于对所述中频信号进行处理得到目标回波信号，并将所述目标回波信号发送至所述气象雷达。

本发明提供了一种气象雷达回波模拟系统，在获取单元中获取实时三维气象数据，由于该实时三维气象数据表征了各个时刻的气象数据，这样在调制信息生成单元中利用实时三维气象数据以及与其时间相匹配的雷达参数信息可生成各种气象条件下的目标基带调制信息，通过第一调制单元结合该目标基带调制信息和同步信息能够生成与雷达射频信号时间相匹配的中频信号，从而产生的目标回波信号更加符合气象雷达回波模拟需求，形成气象雷达发射和接收的闭环测试，进而更加符合气象雷达测试的需求。

在上述实施例的基础上，该系统还包括：

时间确定单元，用于确定初始雷达射频信号发射后紧邻的预设数量帧雷达射频信号的信号发射时间；

预测信息确定单元，用于将所述信号发射时间对应的实时三维气象数据确定为预测三维气象数据，并将所述信号发射时间对应的雷达参数信息确定为预测雷达参数信息；

调制信息预测单元，用于根据所述预测三维气象数据和所述预测雷达参数信息计算所述初始雷达射频信号发射后的紧邻的预设数量帧雷达射频信号的预测基带调制信息。

在上述实施例的基础上，该系统还包括：

调制信息选择单元，用于响应于接收到所述气象雷达发送的，且与所述初始雷达射频信号对应的下一帧雷达射频信号，在所述预测基带调制信息中选择与所述下一帧雷达射频信号对应的下一帧基带调制信息；

第二调制单元，用于利用所述下一帧基带调制信息和同步信息对所述下一帧雷达射频信号进行调制和同步，获得所述下一帧雷达射频信号对应的下一帧中频信号。

在上述实施例的基础上，该系统还包括：

指令接收单元，用于接收模式指令；

查询单元，用于若所述模式指令指示为数据回放模式，查询与所述实时三维气象数据时间相匹配的回波信号。

在上述实施例的基础上，所述回波发送单元60包括：

中频信号处理子单元，用于对所述中频信号进行处理得到目标回波信号；

发送模式确定子单元，用于确定所述目标回波信号的发送模式，所述发送模式包括空馈模式和射频注入模式，所述空馈模式表征通过单个通道输出所述目标回波信号，所述射频注入模式表征由至少两个通道同时输出所述目标回波信号；

发送子单元，用于依据所述发送模式，将所述目标回波信号发送至所述气象雷达。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种气象雷达回波模拟方法，其特征在于，该方法包括：

获取实时三维气象数据，所述实时三维气象数据表征各个时刻的气象数据信息；

接收气象雷达发送的雷达射频信号，对所述雷达射频信号进行处理得到基带信号；

接收雷达参数信息，所述雷达参数信息包括雷达角度信息、雷达状态信息和雷达场景信息；

利用时间相匹配的所述实时三维气象数据和所述雷达参数信息，生成目标基带调制信息；

根据同步信息和所述目标基带调制信息，对所述基带信号进行同步和调制，获得中频信号；

对所述中频信号进行处理得到目标回波信号，并将所述目标回波信号发送至所述气象雷达。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

确定初始雷达射频信号发射后紧邻的预设数量帧雷达射频信号的信号发射时间；

将所述信号发射时间对应的实时三维气象数据确定为预测三维气象数据，并将所述信号发射时间对应的雷达参数信息确定为预测雷达参数信息；

根据所述预测三维气象数据和所述预测雷达参数信息计算所述初始雷达射频信号发射后的紧邻的预设数量帧雷达射频信号的预测基带调制信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

响应于接收到所述气象雷达发送的，且与所述初始雷达射频信号对应的下一帧雷达射频信号，在所述预测基带调制信息中选择与所述下一帧雷达射频信号对应的下一帧基带调制信息；

利用所述下一帧基带调制信息和同步信息对所述下一帧雷达射频信号进行调制和同步，获得所述下一帧雷达射频信号对应的下一帧中频信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

接收模式指令；

若所述模式指令指示为数据回放模式，查询与所述实时三维气象数据时间相匹配的回波信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述中频信号进行处理得到目标回波信号，并将所述目标回波信号发送至所述气象雷达，包括：

对所述中频信号进行处理得到所述目标回波信号；

确定所述目标回波信号的发送模式，所述发送模式包括空馈模式和射频注入模式，所述空馈模式表征通过单个通道输出所述目标回波信号，所述射频注入模式表征由至少两个通道同时输出所述目标回波信号；

依据所述发送模式，将所述目标回波信号发送至所述气象雷达。

6.一种气象雷达回波模拟系统，其特征在于，该系统包括：

获取单元，用于获取实时三维气象数据，所述实时三维气象数据表征各个时刻的气象数据信息；

射频信号处理单元，用于接收气象雷达发送的雷达射频信号，对所述雷达射频信号进行处理得到基带信号；

参数信息接收单元，用于接收雷达参数信息，所述雷达参数信息包括雷达角度信息、雷达状态信息和雷达场景信息；

调制信息生成单元，用于利用时间相匹配的所述实时三维气象数据和所述雷达参数信息，生成目标基带调制信息；

第一调制单元，用于根据同步信息和所述目标基带调制信息，对所述基带信号进行同步和调制，获得中频信号；

回波发送单元，用于对所述中频信号进行处理得到目标回波信号，并将所述目标回波信号发送至所述气象雷达。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，该系统还包括：

时间确定单元，用于确定初始雷达射频信号发射后紧邻的预设数量帧雷达射频信号的信号发射时间；

预测信息确定单元，用于将所述信号发射时间对应的实时三维气象数据确定为预测三维气象数据，并将所述信号发射时间对应的雷达参数信息确定为预测雷达参数信息；

调制信息预测单元，用于根据所述预测三维气象数据和所述预测雷达参数信息计算所述初始雷达射频信号发射后的紧邻的预设数量帧雷达射频信号的预测基带调制信息。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，该系统还包括：

调制信息选择单元，用于响应于接收到所述气象雷达发送的，且与所述初始雷达射频信号对应的下一帧雷达射频信号，在所述预测基带调制信息中选择与所述下一帧雷达射频信号对应的下一帧基带调制信息；

第二调制单元，用于利用所述下一帧基带调制信息和同步信息对所述下一帧雷达射频信号进行调制和同步，获得所述下一帧雷达射频信号对应的下一帧中频信号。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，该系统还包括：

指令接收单元，用于接收模式指令；

查询单元，用于若所述模式指令指示为数据回放模式，查询与所述实时三维气象数据时间相匹配的回波信号。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述回波发送单元包括：

中频信号处理子单元，用于对所述中频信号进行处理得到所述目标回波信号；

发送模式确定子单元，用于确定所述目标回波信号的发送模式，所述发送模式包括空馈模式和射频注入模式，所述空馈模式表征通过单个通道输出所述目标回波信号，所述射频注入模式表征由至少两个通道同时输出所述目标回波信号；

发送子单元，用于依据所述发送模式，将所述目标回波信号发送至所述气象雷达。