[发明专利]一种分布式MIMO气象雷达探测系统

说明书

本发明涉及气象雷达探测系统技术领域，且公开了一种分布式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，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，接收站包括接收天线、接收模块和信号/数据处理模块，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，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，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，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。该分布式MIMO气象雷达探测系统，具备可以实现时间和空间的同步作业，融合出来的数据可信度高等优点。

技术领域

本发明涉及气象雷达探测系统技术领域，具体为一种分布式MIMO气象雷达探测系统。

背景技术

气象雷达根据云雨降水或大气湍流目标物对电磁波的散射特性来探测大气参量，并测定其空间位置、强弱分布、相态特征等，从而了解气象目标的生消演变和移向移速，是完成气象实时观测及天气预报的最有效手段。从二次世界大战后雷达技术引用到气象部门至今已有70多年历史，目前约有1000部以上的气象雷达布设在全世界各地机场或周围地区。

现有的单站气象雷达能较好地观测中尺度环流，但只能获取气象目标的径向速度分量，并且受地球曲率的影响，在较远距离处会存在很大的低空盲区。多部气象雷达组网形成网络化雷达系统，但由于网络化雷达扫描速度慢，合成误差大，在小尺度天气探测中仍然见效甚微。公开号为“CN104730524B”的专利中提出采用阵列天气雷达探测系统，需要在一定的假设条件下使用，很大限制了其应用，同时误差也比较大；同时，由于此方法是在信息级的数据融合，时间和空间不能完全同步，因此融合出来的数据可信度低，无法获取气象目标真实的三维场分布，无法真实揭示空间尺度小、变化快的小尺度大气环流精细化结构。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种分布式MIMO气象雷达探测系统，具备可以实现时间和空间的同步作业，融合出来的数据可信度高等优点，解决了由于此方法是在信息级的数据融合，时间和空间不能完全同步，因此融合出来的现有技术中，数据可信度低，无法获取气象目标真实的三维场分布，无法真实揭示空间尺度小、变化快的小尺度大气环流精细化结构的问题。

(二)技术方案

为实现可以实现时间和空间的同步作业的目的，本发明提供如下技术方案：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，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，相邻所述发射站和接收站之间的距离为5千米～60千米。

进一步的，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°。