[发明专利]一种机载气象雷达波束指向自动校准方法

权利要求书

1.一种机载气象雷达波束指向校准方法，其特征在于，利用数字高程地图，在扫描过程中计算波束照射区域与理论照射区域的差异，自动估计方位和俯仰波束指向误差，实现校准，所述校准的具体实施步骤包括：

(1)载机平稳飞行过程中，选择波束校准模式：使得雷达波束完全照射到地面，回波区分出杂波带，雷达扫描同时录取数据，完成一个扫描周期后，得到雷达接收到的地形回波数据；

(2)雷达数据预处理：将雷达回波数据计算模值，并在此基础上估计噪声功率，设置噪声门限；

(3)俯仰指向误差估计：根据雷达回波搭地位置与计算出的理论搭地位置进行比较，通过位置的偏移估计出波束指向误差；

(4)方位指向误差估计：将一个扫描行的雷达回波数据二值化处理，并提取补偿俯仰指向误差后的雷达扫描范围内的数字高程地图数据，同时进行二值化处理，利用数据分块的方法，计算雷达回波数据与数字高程地图数据的相关性，实现方位指向误差的估计；

(5)波束指向误差校准：将计算出的俯仰和方位波束指向误差值进行存储，在雷达使用过程中调用该值进行波束指向误差校准。

2.根据权利要求1的一种机载气象雷达波束指向校准方法，其特征在于，所述步骤(3)中，俯仰指向误差估计具体实现步骤为：

1)对于每个方位回波数据，提取波束覆盖区域，计算各方位回波数据的最近搭地距离；

2)根据载机经度、纬度、高度、航向角、方位角、俯仰角信息，从数字高程地图中提取波束照射方向的地形高度信息；根据地形高度、载机高度、波束指向信息，计算出理论上的最近搭地距离；

3)根据回波实际搭地距离和理论搭地距离的差异，估计俯仰波束指向误差；

4)重复步骤1)～3)，估计出所有方位的俯仰波束指向误差；

5)对俯仰误差数据进行滤波处理，得到的结果作为俯仰波束指向误差。

3.根据权利要求1的一种机载气象雷达波束指向校准方法，其特征在于，所述步骤(4)中，方位指向误差估计具体实现步骤为：

1)雷达回波数据二值化处理，并将其分块，并记录每块数据对应的中心方位角；

2)将雷达的俯仰角误差的影响消除，从数字高程地图中提取无俯仰误差的地形信息，并考虑波束覆盖和遮挡；

3)将提取出的数字高程地图地形数据二值化处理，并进行滑窗分块，分块大小与雷达数据一致，记录每块数据对应的中心方位角；

4)计算相关系数，对每个雷达回波数据块与数字高程地图数据的所有数据块进行相关计算，找出相关系数最大值对应的数据，计算二者的中心方位角误差；

5)重复步骤4)得到每一个雷达回波数据块的中心方位角误差数据；

6)对中心方位角误差数据进行滤波处理，得到的结果作为方位波束指向误差。

4.根据权利要求2的一种机载气象雷达波束指向校准方法，其特征在于，所述步骤5)中的滤波处理，具体为中值处理。