[发明专利]一种气象雷达立体扫描的脉冲触发控制方法及装置

说明书

本发明提供一种气象雷达立体扫描的脉冲触发控制方法及装置，将气象雷达的伺服转台在方位向从预设的方位角度坐标开始每旋转一周的过程中，输出N个触发脉冲后回到方位角度坐标，然后在俯仰向旋转一个俯仰触发脉冲间隔，由此继续依次交替在方位向和俯仰向不断循环此过程，直至伺服转台在俯仰向接近或到达俯仰终止角度坐标后结束该立体扫描过程。本发明使气象雷达在进行立体扫描时，能在方位向每发出N个脉冲间隔后回到预设的方位角度坐标，并在俯仰向接近或到达俯仰终止角度坐标，从而使气体雷达准确触发每N个脉冲后能在方位向和俯仰向的位置变得精确可控，以便于气象雷达的回波采集和后续信号处理流程。

技术领域

本发明涉及气象雷达观测领域，尤其涉及一种气象雷达立体扫描的脉冲触发控制方法及装置。

背景技术

气象雷达是专门用于大气探测的雷达，在农业、交通、大气物理研究等领域都有着广泛的应用前景，其主要是利用雷达观测云、雨等散射体气象目标，可探测降水、云粒子回波的位置、强度，反演出大气风场、气流垂直速度的分布以及湍流状况等气象信息，实现对龙卷风气旋、恶劣性风暴环流、强降雪、冰雹等灾害性天气预警。

气象雷达通常是安装在伺服转台上，气象雷达随着伺服转台转动并有规律地对空域进行扫描，从而进行信号发射、接收、数据采样等过程，其常用的扫描方式包括方位/俯仰扇形扫描(sPPI/RHI)，方位平面扫描(PPI)，俯仰扫描(RHI)、立体扫描(VOL)等，其中，立体扫描(VOL)是指在方位平面上，以方位0度为起点，俯仰向上从设定的起点开始作为停留位置，依次停留在步进间隔为step的下个俯仰位置上，并且保证停留的俯仰角度位置不超过所设定的终止位置，在每个俯仰停留位置都要进行一次方位向的周扫。

立体扫描(VOL)方式是由多个不同高度层的PPI扫描方式合成来工作，这种扫描方式对于分析全空域的云体分布情况有很大的用途。在转台扫描的过程中，还需要在均匀间隔的角度位置处输出触发脉冲给雷达收发分机，触发脉冲的数量和输出触发脉冲的位置需要精确可控。通常通过转台的伺服电机的编码器进行计数，计够一定数表示达到相应的角度间隔，然后自动控制转台输出一个脉冲；这样的实现机制有时会遇到问题，例如，设置转台沿着某个方向转动并且在旋转过程中每隔角度δθ进行一次触发，直到到达停止位置处进行最后一次触发，总共需要输出N个脉冲。而在实际情况中，由于伺服转台的精度问题，伺服转台输出最后一个即第N个触发脉冲时，伺服电机差若干个计数而没有到达停止位置处，当然也有可能达到了计数要求而输出了第N个触发脉冲，但是这种不确定性对雷达回波采集和后续信号处理是不利的，必须寻找途径使转台转动的同时输出触发脉冲的过程变得精确可控。

因此，气象雷达的立体扫描(VOL)方式由于伺服转台的精度问题，存在触发第N个触发脉冲时未到达终止位置处，从而不利于气象雷达的回波采集和后续信号处理的问题，亟需一种使伺服转台转动到停止位置处准确输出指定触发脉冲的方法。

发明内容

为了解决目前气象雷达的立体扫描(VOL)方式由于伺服转台的精度问题，存在触发第N个触发脉冲时未到达终止位置处，从而不利于气象雷达的回波采集和后续信号处理的问题，本发明实施例提供一种气象雷达立体扫描的脉冲触发控制方法及装置。

第一方面，本发明实施例提供一种气象雷达立体扫描的脉冲触发控制方法，该方法包括：S1、使伺服转台在方位向处于方位角度坐标，且在俯仰向处于俯仰起始角度坐标；S2、使伺服转台输出1个触发脉冲；将伺服转台在方位向旋转一周至方位角度坐标，并在旋转一周至方位角度坐标的过程中，于方位角度坐标之前的N-1个方位触发脉冲间隔处依次输出一个触发脉冲之后，关闭伺服转台的触发脉冲开关；S3、判断伺服转台若在俯仰向旋转一个俯仰触发脉冲间隔后是否超过俯仰终止角度坐标；若超过则停止立体扫描；若未超过则使得伺服转台在俯仰向旋转一个俯仰触发脉冲间隔后开启所述触发脉冲开关，然后重复步骤S2和步骤S3，直至停止立体扫描；其中，伺服转台在方位向和俯仰向的旋转方向分别固定，旋转方向为顺时针或逆时针。