[发明专利]一种风电机叶片回波的精确仿真算法

权利要求书

1.一种风电机叶片回波精确仿真方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：将风电机叶片按照其中心线等效成为连续的电磁散射点集合；

步骤二：通过雷达对散射点的分辨能力确定的相邻有效电磁散射点最小几何尺寸间距，进而获取用于风电机叶片回波求解的，具有离散特性的叶片有效电磁散射点；

步骤三：建立相应的坐标系，求解雷达与叶片有效电磁散射点之间的距离，从而根据雷达方程，采用矢量叠加的方法求解风电机叶片回波；

上述步骤的理论基础是远场条件下近似等效关系以及瑞利分辨准则，最终通过对所选散射点回波进行矢量求和，即可得到风电机叶片的回波从而获取其多普勒特征；

上述步骤精确获取风电机叶片回波的理论基础，是远场条件下的近似计算理论以及雷达的瑞利分辨准则；

雷达位于空间任意点，风电机叶片等效散射点在雷达处的回波信号可表示：

式中，f_c和λ分别表示雷达发射信号的中心频率和波长；表示散射点P_i的后向散射系数；R₀和l_i分别表示叶片中心与雷达、散射点P_i的距离；表示t时刻风电机叶片与雷达视线的夹角；

假设单个风电机叶片上是由K个散射点组成，考虑到风电机由N个叶片构成，则整个风电机叶片的回波信号可表示为：

假设相邻散射点之间的间距为d，则d＝L/(K-1)，散射点P_i到风电机叶片中心的距离l_i＝(i-1)d；此时，单个叶片的回波可表示为：

这里，值得指出的是θ(t)＝θ₁+2πf_rott，θ₁表示风电机叶片与y轴的初始夹角，f_rot为叶片的旋转频率，α和β分别表示为雷达的方位角和俯仰角；

为了得到散射点间距d，利用瑞利分辨准则可知：

|△Φ(t)|＝|△Φ_P1(t)-△Φ_P2(t)|≥2π

为了避免散射点采样过少，使得整个风电机回波仿真失真，这里散射点间隔取上述公式结果的最小值，即：

式中，tanψ＝sinαsinβ/cosβ。

2.如权利要求1所述一种风电机叶片回波精确仿真方法，其特征在于：用于工程实际中风电场回波模拟。