[发明专利]机载气象雷达低空风切变三维回波仿真方法

权利要求书

1.一种机载气象雷达低空风切变三维回波仿真方法，其特征在于：其包括按顺序进行的下列步骤：

1)利用包括场景范围、边界条件在内的场景参数，建立三维网格化的计算域；

2)对上述建立的计算域进行流体仿真，生成原始风场数据；

3)采用反距离加权插值法对上述步骤2)中生成的原始风场数据进行修正，以使原始风场数据均匀化；

4)建立仿真场景，初始化包括雷达参数、载机参数、扫描参数和场景参数在内的场景仿真参数，并按照场景参数的设置读取步骤3)中的修正风场数据；

5)根据步骤4)中建立的仿真场景，模拟机载气象雷达扫描低空风切变，对雷达波束内的散射点进行相干叠加，形成一个扫描方位的雷达回波信号。

6)利用步骤4)中的载机参数、场景参数和扫描参数分别更新飞机位置信息、修正风场数据和雷达波束扫描角度信息；

7)依据雷达参数中的扫描范围判断扫描是否完成，若完成，输出一个扫描周期的回波信号；若未完成，返回步骤5)直至扫描结束。

2.根据权利要求1所述的机载气象雷达低空风切变三维回波仿真方法，其特征在于：在步骤1)中，所述的场景范围为中心对称的圆柱形，边界条件为一个标准大气压的开放性出口，不限制流体流出方向，三维网格化的计算域由非均匀网格构成。

3.根据权利要求1所述的机载气象雷达低空风切变三维回波仿真方法，其特征在于：在步骤2)中，所述的对上述建立的计算域进行流体仿真，生成原始风场数据的方法是：设定由流体特性和边界条件构造的流体仿真的初始条件，利用迭代连续方程与动量方程计算三维网格内的原始风场数据，进行流体仿真。

4.根据权利要求3所述的机载气象雷达低空风切变三维回波仿真方法，其特征在于：所述的初始条件中以参考密度为1.225kg/m³的理想气体设定仿真的流体特性，初始条件中依据的边界条件为一个标准大气压的开放性出口，不限制流体流出方向。

5.根据权利要求1所述的机载气象雷达低空风切变三维回波仿真方法，其特征在于：在步骤3)中，所述的反距离加权插值法是将插值点与已知点间距离的倒数作为权值进行加权求和，其表达式如下：

Z=(Σi=1NZidip)/(Σi=1N1dip)]]>

式中，Z为插值点位置的待估参数，比如密度、速度，Z_i表示第i个已知点的参数，d_i为第i个已知点与插值点的距离，p为幂指数，控制权值的大小，N表示加权计算用到的已知点的总数。

6.根据权利要求1所述的机载气象雷达低空风切变三维回波仿真方法，其特征在于：在步骤5)中，所述的对雷达波束内的散射点进行相干叠加，形成一个扫描方位的雷达回波信号的方法是：利用逐脉冲撒点法实现，通过计算雷达扫描方向上各散射点的回波，叠加后形成该方位的雷达回波信号。

7.根据权利要求1所述的机载气象雷达低空风切变三维回波仿真方法，其特征在于：在步骤6)中，所述的利用步骤4)中的载机参数、场景参数和扫描参数分别更新飞机位置信息、修正风场数据和雷达波束扫描角度信息的方法是：利用飞行速度更新飞机位置状态，利用风场风速更新修正风场数据，并按照机载气象雷达的扫描参数更新波束扫描角度信息。

8.根据权利要求1所述的机载气象雷达低空风切变三维回波仿真方法，其特征在于：在步骤7)中，所述的扫描范围指的是依据机载气象雷达的工作模式，工作于风切变模式下的雷达扫描范围为±90°。