[发明专利]基于全天空流星雷达信号的分析处理方法、系统

说明书

本发明属于雷达技术领域，涉及一种基于全天空流星雷达信号的分析处理方法、系统，旨在解决我国的全天空流星雷达分析处理不全面及时效性、准确性和分辨率有待提高的问题；本发明从全天空流星雷达探测的原始信号出发，以建立完善的全天空流星雷达分析处理系统和获取高分辨的背景大气参数为目标，考察雷达信号分析处理的主要流程和关键技术，实现全天空流星雷达的分析处理算法，获取全天空流星雷达探测的数据产品，促使我国自主的全天空流星雷达分析处理系统的建立；本发明建立了流星雷达信号预处理算法，实现了回波信号的相位校正、欠密流星事件的判定和筛选、流星尾迹的精密定位以及观测参数的反演，实现全天空流星雷达的分析处理。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种基于全天空流星雷达信号的分析处理方法、系统。

背景技术

流星尾迹是流星体进入地球高层大气产生的长而密的等离子体柱。它滞留在背景大气中，对无线电波有强的散射作用，可被雷达追踪，为中间层和低热层（MLT区域）这一探测盲区提供完美的天然示踪物。流星雷达就是以流星尾迹为观测对象的一种非常重要的MLT区域探测手段。因其设备简单，造价适中，可全天空全天候、长期稳定的观测，测量精度高等优点，成为MLT区域的常规观测手段之一，在MLT区域的大气研究中发挥着不可或缺的作用，探测的大气风场也可应用于服务空间飞行等宇航目的的空间环境保障。另外，流星雷达还可应用于流星天文和空间碎片等的研究，为航天器的生存和防护安全提供参考，具有重要的科学和实际应用价值。

流星雷达主要由硬件设备和软件系统两部分组成，硬件设备主要由空间分置的天线阵组成；软件系统主要包含控制部分和分析处理部分，控制部分控制信号的发射、接收和信号的采集、存储；分析处理部分实现原始信号的后续分析处理、数据产品的生成并可视化。其中，雷达分析处理系统及其中的数据处理技术（较为关键的分析过程包含实时流星事件的判定、流星尾迹的精确定位、观测参数的获取和背景大气参数的反演）至关重要，直接影响着流星雷达的探测能力和探测精度。

随着我国空间物理探测的发展，我国已布置10余台流星雷达；在不久的将来，拟建立的与现有的雷达将布置成链网状态，为我国的MLT区域大气提供全面有效的监测系统，但目前我国的流星雷达探测具有一定的局限性：目前引进的流星雷达（包含硬件设备和分析处理软件）皆为进口，且进口的分析处理软件常陷入去干扰的迭代循环中，时效性较差，另外，由于模糊度的影响干涉定位技术精确性有限，反演的背景大气风场时间分辨率较低，我国自主的流星雷达的硬件设备正在自主研发中，与之匹配的分析处理软件尚待开发；即缺乏我国自主研制的流星雷达尤其是针对原始观测分析并反演参数的雷达分析处理系统，分析处理中流星事件的判定、流星尾迹的精确定位和观测参数的获取流星事件所反映背景大气参数的反演等关键技术和核心算法尚待全面实现并完善，关键技术的时效性、精确性和分辨率有待提高；系统性的信号获取、分析、处理、产品输出及可视化尚未实现；这些问题如不解决，会制约流星雷达相关探测技术的发展和我们对中高层大气的认识。

因此，迫切需要打破零基础的局面开展相关研究。针对目前使用及将来可能发展的全天空流星雷达，自主发展和研制一种直接利用雷达原始观测信号实现流星尾迹的探测、精密定位和背景大气参数的精确反演的全天空流星雷达分析处理系统，来面向对MLT区域大气常规监测的迫切需求，在此基础上有效提高流星雷达的探测效率、能力、精度和时空分辨率，从而为我国MLT区域大气及其精细结构的监测提供有效而准确的保障。

综上所述，当前全天空流星雷达数据分析处理的不足之处有：1）与全天空流星雷达探测设备对接的分析处理系统尚待开发；2）分析处理系统中的流星事件的判定、流星尾迹的精确定位和观测参数的获取及背景大气参数的反演等关键技术和核心算法尚待全面实现并完善，关键技术时效性、处理精度和分辨率有待提高；3）系统性的信号获取、分析、处理、产品输出及可视化尚未实现。

发明内容

为了解决上述问题，即为了解决我国自主的全天空流星雷达分析处理系统尚待开发，关键技术时效性较差、处理精度和分辨率较低的问题，本发明提供了一种基于全天空流星雷达信号的分析处理方法、系统。