[发明专利]一种双线偏振多普勒天气雷达系统

说明书

技术领域

本发明属于天气雷达的技术领域。具体地说，本发明涉及一种双线偏振多普勒天气雷达系统。

背景技术

1、X波段固态双线偏振多普勒天气雷达，是天气雷达未来发展的一个方向中。目前，该雷达体制在信号链路设计、双通道标定和参量探测的实时性均存在不足之处，因而所获取的探测资料难以得到充分有效的利用。其缺点如下：

(1)、信号系统链路设计复杂；

(2)、接收、发射双通道和极化馈线网络标校不完善；

(3)、双偏振参量(LDR)探测时效性差。

2、现有信号处理中采用的专用DSP信号处理技术，给系统升级维护带来不便。

3、在现有技术的结构设计中，天线反射面裸露在外，没有保护罩，易受污染，迎面抗风性能比较低。

4、没有现场视频图像采集功能。

发明内容

本发明提供一种双线偏振多普勒天气雷达系统，其目的是简化设备、提高系统信号处理能力和探测性能、增强系统探测的时效性以及提高系统的可靠性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明提供的双线偏振多普勒天气雷达系统包括室外和室内两个部分，其特征在于：所述的室外部分包括天线伺服分系统、发射分系统、接收分系统、监控标校分系统、配电分系统；所述的室内部分包括信号处理终端、用户分系统。

所述的雷达系统信号链路采用双载频信号设计。

所述的信号处理终端采用基于GPU信号处理技术的处理单元。

所述的监控标校分系统为双通道全路径收发标校技术的分系统。

所述的天线伺服分系统采用旋转抛物面天线，并设有抛物面保护罩。

本发明采用上述技术方案，具有以下效果：

1、采用独创的信号链路设计，简化了现有技术中的双偏振多普勒天气雷达系统复杂的馈电和开关网络，减小了设备量，提高了系统的可靠性。

2、采用多通道信号处理的方式，实现双线多普勒天气雷达所有参量的快速同步测量，提高了探测数据的时效性。

3、首次基于GPU信号处理技术，极大地提高了双线偏振雷达的信号处理能力，更好地满足双线偏振雷达的所有参量的实时测量和多画面同步显示，并为气象目标的3D复原显示提供了可能性。

4、独特的双通道全路径收发标校技术，极大地减小了雷达系统的双通道收发系统误差，为提高探测数据质量提供了有效保证。

5、在结构方面，采用抛物面保护罩设计，不仅提高了雷达的抗风能力，还减少了反射面的污染，对馈线网络起到了保护作用。

6、首次在气象雷达中，采用视频图像采集装置，可实时录取现场天气景象和场景特征，为天气预报和研究提供具有真实场景参考的历史依据。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

图2为图1所示结构的侧面示意图；

图3为本发明的远程多用户终端组成示意图；

图4为本发明中的信号处理分系统(终端)组成示意图；

图5本发明的系统框图；

图6为典型的双发双收雷达系统框图；

图7为GPU中的更多晶体管用于数据处理的示意图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

一、概述：

如图1、图2所示的本发明的结构，是一种双线偏振多普勒天气雷达系统，由室外和室内两个部分组成。本发明在多载频信号链路设计、四通道信号处理技术、基于GPU信号处理技术、双通道全路径收发标校技术、现场视频图像采集技术等多项技术中取得突出进步。

为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现简化设备、提高系统的可靠性、提高探测数据的时效性以及提高信号的处理能力的发明目的，本发明采取的技术方案为：

如图3和图4所示，在该双线偏振多普勒天气雷达系统中，其室外部分由天线伺服分系统、发射分系统、接收分系统、监控标校分系统、配电分系统等组成；其室内部分由信号处理终端、用户分系统等组成。

图6为典型的双发双收双偏振雷达系统组成框图，该系统中水平和垂直极化是同一种信号，通过使用大功率组合开关双极化测量和退极化测量，具体过程为：在终端控制下，在实现双极化探测时，由执行电机控制使得大功率组合开关具备功分器功能，实现Zdr、Kdp等探测。在探测LDR时，由执行电机控制使得大功率组合开关具备单向开关功能，即只发射水平极化信号，接收水平和垂直极化回波，从而得到LDR。