[发明专利]一种分布式MIMO气象雷达探测系统

权利要求书

1.一种分布式MIMO气象雷达探测系统，包括数量不等的多个发射站和接收站及一个数据处理中心，其特征在于：所述发射站包括发射天线、发射模块、信号产生模块和信号处理模块，所述接收站包括接收天线、接收模块和信号/数据处理模块，所述发射站和接收站均设置有时间同步模块、通信模块和伺服机构，所述数据处理中心包括控制单元、监测单元、数据处理平台、数据传输中心和数据存储单元，所述信号处理模块用于向数据处理中心发射参数并接收控制命令，所述信号/数据处理模块用于数据采集和向数据处理中心传输探测数据，所述数据处理中心用于将收到的回波数据融合为三维反射率因子场和三维速度场，完成发射站、接收站与数据处理中心间的通信、及数据存储和分发。

2.根据权利要求1所述的一种分布式MIMO气象雷达探测系统，其特征在于：所述发射站的数量至少为一个，所述接收站的数量至少为三个，所述接收站呈星形分布在发射站的四周，用于对三维探测区域进行扫描。

3.根据权利要求1所述的一种分布式MIMO气象雷达探测系统，其特征在于：所述发射站的数量有三个，所述接收站的数量为四个，所述发射站和接收站呈蜂窝式布局，三个所述发射站同时扫描且频率不同，每个所述接收站设置有三个接收通道，三个所述接收通道分别用于接收不同发射站发射信号的回波。

4.根据权利要求1所述的一种分布式MIMO气象雷达探测系统，其特征在于：相邻所述发射站和接收站之间的距离为5千米～60千米。

5.根据权利要求1所述的一种分布式MIMO气象雷达探测系统，其特征在于：所述发射天线采用抛物面天线，所述发射天线的水平面旋转扫描角度为360°，所述发射天线的竖直面扫描角度为-2°～92°。

6.根据权利要求1所述的一种分布式MIMO气象雷达探测系统，其特征在于：所述接收天线包括6个方位宽波束裂缝天线和1个抛物面天线，每个所述方位宽波束裂缝天线覆盖方位为水平面旋转扫描60°、竖直面扫描0°～20°，6个方位宽波束裂缝天线共同覆盖水平面360°和竖直面0°～20°的扫描范围，所述方位宽波束裂缝天线和抛物面天线均接入接收模块；所述发射天线的口径为1m，所述发射天线的转速为2rpm，所述接收天线的口径为1m，所述接收天线的转速为2rpm，接收通道为3个。

7.根据权利要求1所述的一种分布式MIMO气象雷达探测系统，其特征在于：所述信号/数据处理模块采用相参处理或者非相参处理。

8.根据权利要求1所述的一种分布式MIMO气象雷达探测系统，其特征在于：所述射站、接收站与数据处理中心之间的通过数据传输链路传输信号，所述数据传输链路包括雷达专用信道和通用信道。

9.根据权利要求1所述的一种分布式MIMO气象雷达探测系统，其特征在于：所述发射天线包括天线主体(1)，所述天线主体(1)的下方固定连接有对称的两个安装板(2)，两个所述安装板(2)之间固定连接有第一转轴和第一固定轴，所述第一转轴的两端均贯穿两侧的安装板(2)的侧壁，且均固定连接有固定板(3)，所述固定板(3)的底端固定连接有第一支撑杆(4)，所述第一支撑杆(4)的底端固定安装有转盘(5)，所述转盘(5)的上表面远离天线主体(1)的一侧开设有T形滑槽，所述T形滑槽的内部滑动连接有多个T形块，多个所述T形块的顶端均伸出T形滑槽，且共同固定连接有滑板(6)，所述滑板(6)的顶端固定安装有电动推杆(7)，所述第一固定轴的一侧固定连接有连接杆(8)，所述连接杆(8)远离第一固定轴的一端与电动推杆(7)的活塞端铰接，所述转盘(5)的下方设置有驱动箱(9)，所述驱动箱(9)的内底部固定连接有轴承座(10)和驱动电机(11)，所述轴承座(10)上通过轴承转动连接有转杆(12)，所述转杆(12)的顶端与转盘(5)的下表面固定连接，所述转杆(12)的侧壁上固定连接有从动齿轮(13)，所述驱动电机(11)侧输出端通过联轴器固定连接有主动齿轮(14)，所述主动齿轮(14)与从动齿轮(13)相啮合。

10.一种分布式MIMO气象雷达系统探测气象目标的方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1：按照蜂窝状方式布设发射站和接收站，每个发射站周围可布置6个接收站，每个接收站周围可布置3个发射站，形成一个三维探测区域；

S2：一个三维探测区域内的发射天线对探测区域进行扫描，接收天线分别接收回波信号，获得探测区域内降水粒子或大气湍流的强度数据和径向速度数据；

S3：通过发射站、接收站与数据处理中心之间的数据传输链路将步骤S2中获得的数据传到数据处理中心；

S4：数据处理中心对步骤S2的数据进行合成，得到三维反射率因子场Z值和大气三维速度场V值或测站上空大气三维风场的垂直廓线。