一种船用降雨探测装置及方法与流程

技术特征：
1.一种船用降雨探测装置，主体结构包括微波雷达传感器、姿态传感器、环境风传感器、数据处理模块和保护罩，其特征在于，降雨探测平台上设置有微波雷达传感器、姿态传感器和环境风传感器，微波雷达传感器、姿态传感器和环境风传感器分别与数据处理模块电连接，当数据处理模块位于室内时，微波雷达传感器和姿态传感器的外侧设置有保护罩，当数据处理模块位于室外时，微波雷达传感器、姿态传感器和数据处理模块的外侧设置有保护罩。2.根据权利要求1所述的一种船用降雨探测装置，其特征在于，使用前，将分别与数据处理模块电连接的微波雷达传感器、姿态传感器和环境风传感器安装在降雨探测平台上，使微波雷达传感器的发射阵面与降雨探测平台的水平面保持一致；具体步骤包括计算雨滴谱、姿态订正、环境风订正和计算降雨特征量共四个步骤：(1)计算雨滴谱微波雷达传感器向目标区域发射电磁波，电磁波遇到降雨目标后发生散射，散射的电磁波作为降雨信号被微波雷达传感器接收，降雨信号经过滤波和放大处理后，通过快速傅里叶变换得到功率谱，由功率谱计算雨滴数浓度随尺度的分布，得到雨滴谱；(2)姿态订正根据姿态传感器探测到的姿态信息对雨滴谱进行姿态订正，得到剔除船舶姿态影响的雨滴谱；(3)环境风订正根据环境风传感器探测到的环境风信息对雨滴谱进行环境风订正，得到剔除环境风影响的雨滴谱；(4)计算降雨特征量通过雨滴谱计算雨强、雷达反射率因子、液态水含量等降雨特征量，对一段时间的雨强进行积分，得到该时段的降雨量。3.根据权利要求1或2所述的一种船用降雨探测装置，其特征在于，微波雷达传感器的频率为3-100ghz，用以发射和接收电磁波信号，对采集到的信号进行滤波和放大处理，提高质量后传输至数据处理模块，微波雷达传感器的发射阵面与降雨探测平台的水平面保持一致。4.根据权利要求1或2所述的一种船用降雨探测装置，其特征在于，姿态传感器用以测量微波雷达传感器的姿态信息并将其传输至数据处理模块，姿态信息包括横摇α、纵摇β和升沉速度v
lift
。5.根据权利要求1或2所述的一种船用降雨探测装置，其特征在于，环境风传感器包括三维超声风传感器，用以测量三维相对风场并将其传输至数据处理模块，环境风信息包括包括横向的水平相对风v
α
、纵向的水平相对风v
β
和垂直相对风v
vertical
。6.根据权利要求1或2所述的一种船用降雨探测装置，其特征在于，数据处理模块用以处理接收到的信号，根据姿态传感器输出的姿态信息对微波雷达传感器的降雨信号进行姿态订正，根据环境风信息对雨滴的下落速度进行环境风订正，计算降雨的雨滴谱，进而计算降雨宏观特征量，对雨强进行时间积分，得到累积降雨量。7.根据权利要求1或2所述的一种船用降雨探测装置，其特征在于，保护壳具有防尘和防水功能，降低风阻，并隔绝外部环境的污染和侵蚀。
8.根据权利要求2所述的一种船用降雨探测装置，其特征在于，应用于船舶和浮标站等不稳定平台进行降雨探测。

技术总结
本发明属于降雨探测技术领域，具体涉及一种船用降雨探测装置及方法，通过微波雷达传感器对目标区域发射和接收电磁波探测降雨，根据姿态传感器和环境风传感器探测的姿态和环境风场信息对微波雷达传感器的结果进行订正，实现运动状态下的降雨探测；其中，微波雷达采用扁平一体化结构的微带天线技术，相较于传统的抛物面天线，具有体积小、重量轻、易于集成等优点，能够有效减小全尺寸体积和风阻，安装后对平台的空气动力学特征影响较小，维护保养简便；其原理科学可靠，易于实现，在船舶和浮标站都安装有姿态传感器和环境风传感器条件下，只安装微波雷达传感器即可在不同运动状态下对降雨进行准确探测。降雨进行准确探测。降雨进行准确探测。


技术研发人员：唐继顺 曾泠霖
受保护的技术使用者：唐继顺
技术研发日：2022.06.08
技术公布日：2022/9/2