(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210638399.0 (22)申请日 2022.06.08 (71)申请人 唐继顺 地址 266000 山东省青岛市黄岛区海 军小 镇 (72)发明人 唐继顺　曾泠霖　 (74)专利代理 机构 青岛高晓专利事务所(普通 合伙) 37104 专利代理师 白莹　于正河 (51)Int.Cl. G01W 1/14(2006.01) G01W 1/10(2006.01) G01S 13/95(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种船用降雨探测装置及方法 (57)摘要 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。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 114994805 A 2022.09.02 CN 114994805 A 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vlift。 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vα、 纵向的水平相对风vβ和垂直相对风vvertical。 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。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114994805 A 28.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。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114994805 A 3