一种基于雷达散射截面的高压架空线路检测方法及系统与流程

本发明涉及输变电工程电磁兼容，并且更具体地，涉及一种基于雷达散射截面的高压架空线路检测方法及系统。

背景技术：

1、高压架空线路及其支撑塔是直升机和其他低空飞行飞机的主要安全隐患。为了防止这些事故，需要研发小尺寸、低成本的毫米波防撞雷达系统。雷达系统对导线的识别需要配相应的雷达检测算法，这些算法利用w段频率下分布式目标和电力线的极化反向散射统计信息。为了检查这种算法的性能，需要深入了解具有不同结构参数(如导线股线排列和股线直径)的电力线的散射行为。

2、有关电力线雷达散射截面(rcs)分析评估目前仅有简单的模型。例如长光滑圆柱体模型，该模型仅在微波频率(x波段及以下)下有效。还有基于几何光学(go)近似的模型。go模型能够考虑电力线周期性结构的影响。利用这个模型能够预测电力线结构产生的布拉格反向散射的存在和位置。由于go近似的限制，该模型无法预测交叉极化的后向散射，也无法区分共极化后向散射(和)响应之间可能存在的差异。

3、因此，急需新的基于雷达散射截面的高压架空线路检测方法。

技术实现思路

1、本发明提出一种基于雷达散射截面的高压架空线路检测方法及系统，以解决如何高效地进行高压架空线路检测的问题。

2、为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种基于雷达散射截面的高压架空线路检测方法，所述方法包括：

3、获取用于电场计算的关键参数信息；

4、基于所述关键参数信息计算雷达发射的前行波对应的第一电场和导线的反射波对应的第二电场；

5、基于所述第一电场和第二电场获取雷达散射截面数据；

6、基于所述雷达散射截面数据进行高压架空线路的检测。

7、优选地，其中所述关键参数信息，包括：导线表面周期l、导线股线直径d、导线直径d和导线螺旋的节距p。

8、优选地，其中所述方法利用如下方式计算第一电场，包括：

9、

10、其中，ei为第一电场；表示偏振矢量；为电磁波入射方向矢量；kxi、kyi为和kzi分别为电磁波入射方向在x、y、z轴的投影矢量；和分别为x、y、z轴的方向向量；r为导线表面与z轴之间的矢径；k0为常数；i表示虚部。

11、优选地，其中所述方法利用如下方式计算第二电场，包括：

12、

13、其中，es为第二电场；k0为常数；z0均为常数，r为导线表面与z轴之间的矢径；r'为源点矢径；k为传播方向向量；为散射场传播方向矢量；i表示虚部。

14、优选地，其中所述基于所述雷达散射截面数据进行高压架空线路的检测，包括：

15、确定雷达散射截面数据,并将所述雷达散射截面数据和已存储的雷达散射截面数据进行匹配，基于匹配结果确定导线的型号；

16、其中，所述利用如下方式确定雷达散射截面数据，包括：

17、

18、其中，rcs为雷达散射截面数据；r为雷达距离导线的距离；ei为第一电场；es为第二电场。

19、根据本发明的另一个方面，提供了一种基于雷达散射截面的高压架空线路检测系统，所述系统包括：

20、关键参数信息获取单元，用于获取用于电场计算的关键参数信息；

21、电场计算单元，用于基于所述关键参数信息计算雷达发射的前行波对应的第一电场和导线的反射波对应的第二电场；

22、雷达散射截面图获取单元，用于基于所述第一电场和第二电场获取雷达散射截面数据；

23、检测单元，用于基于所述雷达散射截面数据进行高压架空线路的检测。

24、优选地，其中所述关键参数信息，包括：导线表面周期l、导线股线直径d、导线直径d和导线螺旋的节距p。

25、优选地，其中所述电场计算单元，利用如下方式计算第一电场，包括：

26、

27、其中，ei为第一电场；表示偏振矢量；为电磁波入射方向矢量；kxi、kyi为和kzi分别为电磁波入射方向在x、y、z轴的投影矢量；和分别为x、y、z轴的方向向量；r为导线表面与z轴之间的矢径；k0为常数；i表示虚部。

28、优选地，其中所述电场计算单元，利用如下方式计算第二电场，包括：

29、

30、其中，es为第二电场；k0为常数；z0均为常数，r为导线表面与z轴之间的矢径；r'为源点矢径；k为传播方向向量；为散射场传播方向矢量；i表示虚部。

31、优选地，其中所述检测单元，基于所述雷达散射截面数据进行高压架空线路的检测，包括：

32、确定雷达散射截面数据,并将所述雷达散射截面数据和已存储的雷达散射截面数据进行匹配，基于匹配结果确定导线的型号；

33、其中，所述利用如下方式确定雷达散射截面数据，包括：

34、

35、其中，rcs为雷达散射截面数据；r为雷达距离导线的距离；ei为第一电场；es为第二电场。

36、基于本发明的另一方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现一种基于雷达散射截面的高压架空线路检测方法中任一项的步骤。

37、基于本发明的另一方面，本发明提供一种电子设备，包括：

38、上述的计算机可读存储介质；以及

39、一个或多个处理器，用于执行所述计算机可读存储介质中的程序。

40、本发明提供了一种基于雷达散射截面的高压架空线路检测方法及系统，包括：获取用于电场计算的关键参数信息；基于所述关键参数信息计算雷达发射的前行波对应的第一电场和导线的反射波对应的第二电场；基于所述第一电场和第二电场获取雷达散射截面数据；基于所述雷达散射截面数据进行高压架空线路的检测。本发明的方法可解决当前高压线路目标识别时缺乏较为精确毫米波雷达电磁散射截面模型的问题，能够准确高效地进行高压架空线路的检测，以减小直升机和低空飞行器撞击线路的几率。

技术特征：

1.一种基于雷达散射截面的高压架空线路检测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关键参数信息，包括：导线表面周期l、导线股线直径d、导线直径d和导线螺旋的节距p。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法利用如下方式计算第一电场，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法利用如下方式计算第二电场，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述雷达散射截面数据进行高压架空线路的检测，包括：

6.一种基于雷达散射截面的高压架空线路检测系统，其特征在于，所述系统包括：

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述关键参数信息，包括：导线表面周期l、导线股线直径d、导线直径d和导线螺旋的节距p。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述电场计算单元，利用如下方式计算第一电场，包括：

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述电场计算单元，利用如下方式计算第二电场，包括：

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述检测单元，基于所述雷达散射截面数据进行高压架空线路的检测，包括：

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。

12.一种电子设备，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种基于雷达散射截面的高压架空线路检测方法及系统，包括：获取用于电场计算的关键参数信息；基于所述关键参数信息计算雷达发射的前行波对应的第一电场和导线的反射波对应的第二电场；基于所述第一电场和第二电场获取雷达散射截面数据；基于所述雷达散射截面数据进行高压架空线路的检测。本发明的方法可解决当前高压线路目标识别时缺乏较为精确毫米波雷达电磁散射截面模型的问题，能够准确高效地进行高压架空线路的检测，以减小直升机和低空飞行器撞击线路的几率。

技术研发人员：张建功,刘兴发,干喆渊,赵志斌,唐波,焦超群,徐吉来,刘震寰
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15