[发明专利]一种用于生成天气和地面反射率信息的方法和系统

说明书

背景技术

已经尝试取得从飞行器雷达系统接收的雷达信号，将该雷达信号转换成反射率值，并相对于与雷达信号相关联的距离将该反射率值存储在三维(3-D)天气缓冲区中的位置中。3-D天气缓冲区是计算机存储器阵列，其包括描述了三维空间内的天气反射率分布的数据。在其他的尝试中，基于某些假设雷达回波信号功率转被换成反射率，并用来增加3D天气缓冲区的元素。

随同较早尝试的问题是出现了期望的天气信号的地面杂波污染。为防止地面杂波污染的先前尝试已经使用了接近地面的假设位置的天线波束的计算，并假设地面信号散射属性来确定信号污染的程度，然后如果认为该信号受到了污染，则抑制该信号。

因此，存在对于更准确地识别天气信息和从天气雷达信号中去除地面杂波污染或在天气雷达信号中识别地面的需要。

据此通过引用被结合的编号为6,707,415的美国专利描述了一种使用雷达来估计天气和地面反射率的方法，目的是为了显示由地面信号回波所相对未污染的天气反射率，或显示由天气所最低限度污染的地面反射率。该方法为所有建模位置利用了表示在天气反射率和地面归一化雷达截面的当前估计中的相对不确定性的参数。这些参数可以或可不响应于新的测量值(其降低了所估计的值中的不确定性)而被更新。然而，在这两种情况的任一种情况下，都必须为用于天气和地面反射率的不确定性参数选择起始值。

对于任何估计过程而言，对天气和地面反射率的单独估计是不完美的。偶尔，一些天气信号将导致所估计的地面反射率的增加，反之亦然。

发明内容

本发明是一种用于将天气雷达反射率数据存储至三维缓冲区的方法、系统和计算机程序产品。该方法涉及对围绕雷达/飞行器的空间的雷达信号散射属性进行建模。通过使用测量过程的模型来将当前的雷达测量值与测量值的预测进行比较。当前的雷达测量值与测量值的预测之间的差被用于调整所存储的反射率值。

以与天气反射率估计相似的方式来估计地表面归一化雷达截面(NRCS)的分布。对于地面，缓冲区以二维来表示NRCS分布以描述地表面，而不是以三维来描述三维的天气。因为机载雷达的应用之一是提供雷达地面图，本发明提供了地面图作为处理的固有部分。

如将从上述概要中容易理解的，本发明通过使用雷达信号功率测量值来提供用于存储在三维缓冲区中的更准确的信息，以单独地估计天气反射率分布和地面NRCS分布。通过对分布的估计进行迭代更新来执行该过程，通过使用雷达测量值和预期测量值之间的差来对分布估计进行迭代更新，该预期测量值由作用在先前存储的天气反射率和地面NRCS分布的估计上的测量过程的模型所生成。

附图说明

参考下面的附图对本发明的优选和替代实施例在以下进行了详细描述。

图1是执行本发明的系统的框图；和

图2说明了由图1中所示的系统所执行的流程图。

具体实施方式

本发明是一种用于存储三维雷达回波数据的系统、方法和计算机程序产品。图1说明了根据本发明形成的示例系统30。系统30包括天气雷达系统40、处理器42、存储器43、显示设备44、惯性导航系统(INS)46、和耦合于处理器42的用户接口48。显示处理器42被电耦合于雷达系统40、显示设备44、INS 46、和存储器43。示例雷达系统40包括雷达控制器50、发射器52、接收器54、和天线56。雷达控制器50基于从INS 46或其他飞行器系统接收的飞行器数据(即，位置、航向、滚转、偏航、俯仰等)来控制发射器52和接收器54以用于通过天线56来执行信号的发送和接收。

雷达系统40从主要包括天气和地形的外部环境中接收由于所发射的脉冲的散射而产生的信号。接收到的信号被传送到处理器42，该处理器42使用接收到的信号来更新包含在于计算机存储器(三维的3-D缓冲区)中的天气反射率和地面归一化雷达截面的估计。处理器42基于从用户接口48发送的任何控制信号或基于处理器42内的设置，来生成用于在显示设备44上呈现的图像。

在系统启动时，大气(即，3D缓冲区)的所有元素和地面(即，2D缓冲区)的所有元素都被初始化。每个元素(即，缓冲区的单元)的初始化涉及选择以下值：1)反射率(用于天气)，或归一化雷达截面(NRCS)(用于地面)，和2)与用于天气和地面两者的单元的每个初始值相配的不确定性参数。该不确定性告知该处理初始反射率或NRCS值有多少误差。