3.5.2 坐标变换
（1）坐标系分类
在信号模型的仿真中，存在以下4种坐标系［28-30］：
1）风场坐标系
原点取在风场中心处。对应的风场的X和Y轴的方向，Z轴向上，地面Z＝0，风场大小为12kft×12kft×1kft。
2）载机地理坐标系（NED坐标系）
载机地理坐标系（North East Down，NED）的原点设在载机质心上，N定为地理指北针方向（北）；E为地球自转切向（东），D为载机到地平面之垂线，并指向下，如图3.17所示。
图3.17 载机地理坐标系
3）载机坐标系
载机坐标系又称机体坐标系。原点取在载机质心上，Y轴定为载机纵轴机头正向，X轴取为右机翼正向，Z轴方向由右手螺旋定则确定，并朝机身上方方向。设气象目标（r，α，θ）在载机坐标系中的直角坐标为（xp，yp，zp），则气象目标在载机坐标系中用直角坐标可表示为
其中，r，α，θ分别为气象雷达测得的目标的距离、俯仰和方位。气象目标在载机坐标系中的坐标如图3.18所示。
4）天线坐标系（red坐标系）
雷达天线坐标系，原点设在载机上，并与载机地理坐标系和载机坐标系同心；r（range）沿雷达天线光学轴方向，为距离方向指向，e（east）、d（down）是与r轴垂直的一对正交轴；r，e，d三轴构成右手坐标系。
图3.18 气象目标在载机坐标系中的坐标
图3.19 天线坐标系
天线坐标系决定天线方向图等信号方向，并随天线运动而运动。坐标原点取在天线转动中心，X为天线几何平板法线。Y在天线对称平面内，向上为正，Z轴与X，Y轴构成右手系。在跟踪对准目标时，X轴即为目标视线。未完全对准时，存在指向误差（方位角误差、俯仰角误差），角误差可由馈线和相关网络求得，如图3.19所示。
（2）坐标转换
目标和载机的运动轨迹建立在地理坐标系下，判断目标是否在雷达的扫描范围内采用天线坐标系比较方便，输出参数是建立在载机坐标系下的参数，故目标轨迹要经过一系列坐标转换。其转换过程如图3.20所示。
图3.20 坐标转换流程图
微下击暴流风场对应的是风场坐标系，在建立回波信号模型的时候要将这个风场数据的地理坐标系经过平移转换到载机地理坐标系。然后再进行二次旋转，即由载机地理坐标系的Y轴向Z负方向旋转一个下滑角，再把Y轴水平旋转一个方位角，再向下旋转一个天线的俯仰角，转化到天线坐标系，最后求得沿天线波束中心的径向速度分量，求出多普勒频移。
回波信号都是在天线坐标系中建立的。根据飞机速度与雨回波的风速度分量的矢量和，转换到天线坐标系中，由天线的波束扫描特性，求出天线波束方向的多普勒速度来算出回波相位。