[发明专利]风电场对雷达探测性能的影响评估系统及其应用

权利要求书

1.风电场对雷达探测性能的影响评估系统，其特征在于：包括多径效应及遮蔽角计算模块、多普勒计算模块、场强分布计算模块和方向图计算模块；

所述多径效应及遮蔽角计算模块、多普勒计算模块、场强分布计算模块和方向图计算模块内均设有仿真场景建模模块和仿真结果显示模块，用于对相互对应的计算模块的计算结果进行仿真场景建模和仿真结果显示；所述场强分布计算模块和方向图计算模块中均设有电磁求解模块。

2.根据权利要求1所述的风电场对雷达探测性能的影响评估系统，其特征在于：所述方向图计算模块根据输入的天线模型和天线的馈电方式，利用快速物理光学散射场计算方法计算天线方向图；方向图计算模块对应的仿真场景建模模块根据天线方向图和风电机模型进行仿真建模，输出雷达在风电场影响下的2D和3D辐射结果。

3.根据权利要求2所述的风电场对雷达探测性能的影响评估系统，其特征在于，所述快速物理光学散射场的计算方法为：

式中，E_s(r)为在参数坐标系中由散射体激发的物理光学散射场，也即天线方向图；N是发光区域的二次四边形斑块的数量，r′是上的源点，是散射体的发光区域，k是区域Ω外的波数，s和v分别为矢量振幅函数和标量相位函数；电磁场是时间谐波，其时间表达式为e^-iωt，(ξ，η)∈[-1，1]。

4.根据权利要求3所述的风电场对雷达探测性能的影响评估系统，其特征在于，所述多径效应及遮蔽角计算模块计算多径效应和遮蔽角的具体操作包括以下步骤：

步骤1：任意选择平面内一目标点，其发射功率为P_t，该信号经过路程r₁直接到达雷达天线的功率密度为S₁，则

该信号经过路程r₂到达风电场的功率密度为S₂，则

该信号由风电场反射路程r₃到达雷达天线的功率密度为S₃，则式中，RCS为在入射角为θ时风轮机的雷达散射截面积，Q为风轮机结构单元个数；

则目标点P_t散射信号经风电机组到达接收天线与直接到达接收天线的功率密度比值为

步骤2：计算遮蔽角；首先根据读入风电机与雷达的三维坐标，假定风电机的坐标为(x_i，y_i，z_i)，雷达的坐标为(x_r，y_r，z_r)，则遮蔽角的大小可表示为

5.根据权利要求4所述的风电场对雷达探测性能的影响评估系统，其特征在于，所述多普勒计算模块计算多普勒频移的具体操作包括以下步骤：

步骤1：输入风电场的参数，计算各叶尖的瞬时位置；

步骤2：根据雷达回波和Gabon变换计算各叶尖瞬时的多普勒频移。

6.根据权利要求5所述的风电场对雷达探测性能的影响评估系统，其特征在于，所述场强分布计算模块计算风电场空间场分布的具体操作包括以下步骤：

步骤1：输入风电场的参数，形成风电场阵列模型；

步骤2：电磁求解模块根据天线方向图、雷达发射功率以及雷达与风电场的相对方位角和俯仰角计算风电场空间的场分布。

7.根据权利要求6所述的风电场对雷达探测性能的影响评估系统，其特征在于，所述电磁求解模块包含的算法有：经验双向射线模型、确定性双射线模型、Hata-Okumura模型、ITUP.1546广播模型、野外优势路径模型、基于测试修正的传播模型、COST 231 WI模型、刀刃衍射模型、2×2D智能射线跟踪模型、3D智能射线跟踪模型、3D标准射线追踪模型、城区优势路径模型、单折线模型、Motley Keenan模型、COST 231多墙体模型、室内优势路径模型、光学射线传播模型和宽角近似射线追踪法。