(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 202111679241.X (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 中国人民解 放军空军工程大 学 地址 710077 陕西省西安市莲湖区丰镐东 路1号 (72)发明人 郑秋容　余佳宇　张斌　邹鲲　 赵颖辉　 (74)专利代理 机构 西安研创天下知识产权代理 事务所(普通 合伙) 61239 专利代理师 王小慧 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G01S 7/40(2006.01) G06F 113/06(2020.01) (54)发明名称 风电场对雷达探测性能的影响评估系统及 其应用 (57)摘要 本发明公开了风电场对雷达探测性能的影 响评估系统及其应用， 所述风电场对 雷达探测性 能的影响评估系统包括多径效应及遮蔽角计算 模块、 多普勒计算模块、 场强分布计算模块和方 向图计算模块； 所述多径效应及遮蔽角计算模 块、 多普勒计算模块、 场强分布计算模块和方向 图计算模块内均设有仿真场景建模模块和仿真 结果显示模块， 用于对相互对应的计算模块的计 算结果进行仿真场景建模和仿真结果显示； 所述 场强分布计算模块和方向图计算模块中设有电 磁求解模块。 本发明可计算出不同状态下的风电 场对雷达的影响， 能够更好的保障雷达， 提高雷 达服务保障水平， 同时对风电场科学的选址提供 有效指导， 高效的利用风力资源。 权利要求书2页 说明书12页 附图17页 CN 114491974 A 2022.05.13 CN 114491974 A 1.风电场对雷达探测性能的影响评估系统， 其特征在于： 包括多径效应及遮蔽角计算 模块、 多普勒计算模块、 场强分布计算模块和方向图计算模块； 所述多径效应及遮蔽角计算模块、 多普勒计算模块、 场强分布计算模块和方向图计算 模块内均设有仿真场景建模模块和仿真结果显示模块， 用于对相互对应的计算模块的计算 结果进行仿 真场景建模和仿 真结果显示； 所述场强分布计算模块和方向图计算模块中均设 有电磁求 解模块。 2.根据权利要求1所述的风电场对雷达探测性 能的影响评估系统， 其特征在于： 所述方 向图计算模块根据输入的天线模型和天线的馈电方式， 利用快速物理光学散射场计算方法 计算天线方向图； 方向图计算模块对应的仿真场景建模模块根据天线方向图和风电机模型 进行仿真 建模， 输出 雷达在风电场影响下的2D和3D辐射结果。 3.根据权利要求2所述的风电场对雷达探测性 能的影响评估系统， 其特征在于， 所述快 速物理光学散射场的计算方法为： 式中， Es(r)为在参数坐标系中由散射体激发的物理光学散射场， 也即天线方向图； N是 发光区域的二次四边形斑块的数量， r ′是 上的源点， 是散射体的发光区域， k是区域Ω 外的波数， s和v分别为矢量振幅函数和标量相位函数； 电磁场是时间谐波， 其时间表达式为 e‑iωt， ( ξ， η )∈[ ‑1， 1]。 4.根据权利要求3所述的风电场对雷达探测性 能的影响评估系统， 其特征在于， 所述多 径效应及遮蔽角计算模块计算多径效应和遮蔽角的具体操作包括以下步骤： 步骤1： 任意选择平面内一目标点， 其发射功率为Pt， 该信号经过路程r1直接到达雷达 天 线的功率密度为S1， 则 该信号经 过路程r2到达风电场的功率密度为S2， 则 该信号由风电场反射路程r3到达雷达天线的功率密度为S3， 则 式中， RCS 为在入射角为θ 时风轮机的雷达 散射截面积， Q 为风轮机结构单 元个数； 则目标点Pt散射信号经风电机组到达接收天线与直接到达接收天线的功率密度比值为 步骤2： 计算遮蔽角； 首先根据 读入风电机与雷达的三维坐标， 假定风电机的坐标为(xi， yi，zi) ，雷 达 的 坐 标 为 ( xr，yr，zr) ，则 遮 蔽 角 的 大 小 可 表 示 为 5.根据权利要求4所述的风电场对雷达探测性 能的影响评估系统， 其特征在于， 所述多 普勒计算模块计算多普勒频移的具体操作包括以下步骤： 步骤1： 输入风电场的参数， 计算各叶尖的瞬时位置；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114491974 A 2步骤2： 根据雷达回波和Gabo n变换计算各叶尖瞬时的多普勒频移。 6.根据权利要求5所述的风电场对雷达探测性 能的影响评估系统， 其特征在于， 所述场 强分布计算模块计算 风电场空间场分布的具体操作包括以下步骤： 步骤1： 输入风电场的参数， 形成风电场阵列模型； 步骤2： 电磁求解模块根据天线方向图、 雷达发射功率以及雷达与风电场的相对方位角 和俯仰角计算 风电场空间的场分布。 7.根据权利要求6所述的风电场对雷达探测性 能的影响评估系统， 其特征在于， 所述电 磁求解模块包含的算法有： 经验双向射线模型、 确定性双射线模 型、 Hata‑Okumura模型、 ITU   P.1546广播模 型、 野外优势路径模 型、 基于测试修正的传播模型、 COST  231 WI模型、 刀刃衍 射模型、 2×2D智能射线跟踪模 型、 3D智能射线跟踪模 型、 3D标准射线追踪模 型、 城区优势路 径模型、 单折线模型、 Motley  Keenan模型、 COST  231多墙体模型、 室内优势路径模型、 光学 射线传播模型和宽角近似射线追踪法。 8.根据权利要求7所述的风电场对雷达探测性 能的影响评估系统， 其特征在于， 所述宽 角近似射线追踪法的计算方法为： 其中， t＝sin2θ； 式中， x1、 x2为电波在空间折射点所对应的x坐标， n1， n2为x1， x2所对应的空间折射点的 折射率， γ为折射率梯度。 9.根据权利要求1所述的风电场对雷达探测性 能的影响评估系统， 其特征在于： 所述仿 真场景建模 模块采用的建模仿真工具包括FEKO+W inProp建模仿真工具。 10.如权利要求1～9任意一项所述的风电场对雷达探测性 能的影响评估系统在风电场 建设选址和风电场对雷达性能影响评估中的应用。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114491974 A 3