[发明专利]一种风电机叶片回波的精确仿真算法

说明书

一种风电机叶片回波精确仿真算法，目的在于精确获取风电机叶片回波。该方法主要分为三个部分，一是构建基于风电机叶片中心线的叶片连续电磁散射点模型，二是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，三是建立相应的坐标系，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。本发明可以用于仿真风电机叶片回波，从而精确获取风电机回波的多普勒特征，对风电场场址选择和阵列设计以及风电场杂波抑制有重要意义。

技术领域

本发明一种风电机叶片回波精确仿真算法，属于风电场对邻近电子设施干扰条件下风电场场址选择及阵列设计的工程领域。

背景技术

随着世界各国对清洁能源发展的重视和层出不穷的电子设施建设，风电场对邻近的电子设施，如雷达等信号的无源干扰问题成为国内外的研究热点。从现有的研究来看，从风电机侧对风电机进行改型、涂刷吸波材料，乃至禁止风电场的建设均不能有效解决风电场对邻近电子设施的无源干扰问题。目前，国内外学者更加倾向于根据风电机叶片旋转时，对电子设施干扰回波中的独特多普勒特征进行研究，以期在电子设施侧采取滤波的方式剔除风电机杂波。因此，精确获取风电机回波是解决风电场对邻近电子设施干扰问题的关键前提，以此最终服务于风电场场址、风电机阵列布局的选择。

为了精确获取风电机回波，现有研究主要从风电机散射点积分模型的回波矢量叠加算法进行的。文献《风轮机回波的仿真与分析》中利用远场条件下的近似等效关系，将风电机进行散射点等效，从而根据散射点的回波方程，通过风电机叶片与雷达的位置关系，采用积分求和的方法求解所有等效散射点的回波，即风电机的回波。目前，该方法在风电机回波数学仿真方面运用得最为广泛，但仿真结果的精确度欠佳。这是因为，根据雷达的工作原理，雷达以固有的分辨率对目标进行探测，当两个或多个目标散射点的几何间隔小于雷达分辨率时，雷达无法对其进行区分，接收的回波将被视为单个散射点的贡献。若对各散射点简单采用积分的方法，实际上是忽视了散射点的间隔，认为散射点连续而实质构建的是线模型，从而于散射点雷达方程相悖。由此仿真获取的回波必须存在理论误区以及存在计算冗余而造成求解失真。

综上所述，当前尚未见有真正基于离散散射点及其回波方程的风电机回波求解技术。

发明内容

本发明提供一种风电机叶片回波精确仿真算法，可以针对现有模型的不足，以雷达的工作原理为依据，建立风电机叶片回波模型，利用传统的求解方式即可得到不同雷达参数下的风电机回波。风电机回波的精确仿真可以为雷达台站对风电机目标进行有效识别提供新的方法及途径，也能够在雷达台站的风电场杂波特征提取及其抑制等方面提供理论基础。

本发明采取的技术方案为：

一种风电机叶片回波精确仿真算法，基于提出风电机叶片相邻散射点最小几何尺寸间隔求解的数值表达式，构建出风电机叶片具有离散特征的散射点模型。

一种风电机叶片回波精确仿真算法，包括以下步骤：

步骤一：构建基于风电机叶片中心线的叶片连续电磁散射点模型。

考虑到风电机叶片散射属于远场问题，因此，将具有扰流曲面特性的风电机叶片按照叶片中心线将其等效为连续的电磁散射点，从而构建出风电机叶片回波电磁散射点模型，如图1(a)～图1(c)所示。

步骤二：根据确定的相邻有效电磁散射点最小几何尺寸间距，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。