[實(shí)用新型]一種雙偏振天氣雷達(dá)ZDR在線標(biāo)定裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520773068.3
• 申請日: 2015-10-08
• 公開（公告）號: CN205015473U
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楚志剛;胡漢峰;吳迪;陳魁
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮;裴詠萍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種雙偏振天氣雷達(dá)的ZDR（差分反射率因子）標(biāo)定，具體涉及一種在線標(biāo)定裝置。

背景技術(shù)

雙線偏振天氣雷達(dá)（以下簡稱：雙偏振雷達(dá)）同時(shí)或交替發(fā)射水平和垂直偏振電磁波，獲取云雨粒子的大小、形狀、數(shù)量、相態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、混合態(tài)）、空間取向等觀測信息。這些觀測數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于短時(shí)臨近天氣預(yù)報(bào)、災(zāi)害性天氣預(yù)警、人工影響天氣、水文徑流預(yù)測等多個(gè)領(lǐng)域。

差分反射率因子（ZDR）是雙偏振雷達(dá)觀測的主要偏振量之一，是由水平和垂直通道回波功率的差異計(jì)算而來，是小信號量。它不僅與云雨粒子的特征有關(guān)，還與雙通道差異（天線、波導(dǎo)、接收機(jī)水平垂直差異）有關(guān)。由于受硬件加工精度、元器件參數(shù)漂移、熱噪聲起伏等影響，雙偏振雷達(dá)的水平垂直通道參數(shù)不能完全一致，所以在觀測過程中需要經(jīng)常標(biāo)定來修正ZDR的硬件偏差。

發(fā)明專利CN201310202199.1描述了采用雙通道全路徑收發(fā)標(biāo)校技術(shù)，減少雙通道收發(fā)系統(tǒng)誤差，即修正ZDR硬件偏差。這種技術(shù)的缺點(diǎn)是無法實(shí)時(shí)標(biāo)定天線、饋線（波導(dǎo)）的水平垂直差異，同時(shí)存在標(biāo)校信號誤差的問題。因此，基于自然源信號的標(biāo)定方法被廣泛應(yīng)用于天氣雷達(dá)。常用的標(biāo)定方法之一是用雷達(dá)觀測太陽信號，被稱為太陽法。太陽法已被廣泛應(yīng)用于天氣雷達(dá)標(biāo)定，常規(guī)天氣雷達(dá)利用太陽法標(biāo)定天線指向誤差，雙偏振天氣雷達(dá)還利用太陽法進(jìn)行ZDR標(biāo)定，訂正雙通道不一致引起的ZDR偏差。由于太陽輻射電磁波是隨機(jī)/均勻極化（偏振）的，水平和垂直方向的輻射能量是相同的，ZDR理論/真實(shí)值為0。所以，用雷達(dá)觀測太陽信號的理論值與測量值的差就是雷達(dá)雙通道的差異。

傳統(tǒng)的太陽法標(biāo)定是離線式的，有以下幾個(gè)步驟：在特定時(shí)段，停止天氣回波觀測（關(guān)閉雷達(dá)發(fā)射機(jī)），運(yùn)行標(biāo)定/測試軟件，計(jì)算太陽的角度，控制雷達(dá)在太陽當(dāng)前角度附近上下左右搜索，找到最大回波功率（主波束中心正對太陽）位置，計(jì)算ZDR平均偏差（同時(shí)計(jì)算雷達(dá)角度偏差），修改信號處理機(jī)參數(shù)，結(jié)束標(biāo)定。見（杜牧云等，2013；敏視達(dá)雷達(dá)測試軟件用戶手冊，第十章P54）文獻(xiàn)描述。離線式標(biāo)定方式的缺點(diǎn)：

1、中斷雷達(dá)正常觀測。標(biāo)定過程中不能觀測天氣回波，造成觀測數(shù)據(jù)的不連續(xù)。

2、整個(gè)過程要人工控制。標(biāo)定時(shí)，人工關(guān)閉天氣回波觀測軟件，對計(jì)算機(jī)精確對時(shí)，啟動標(biāo)定/測試軟件。

3、標(biāo)定參數(shù)設(shè)置比較復(fù)雜的，需要經(jīng)過特定培訓(xùn)的人員來完成。

4、太陽角度是不斷變化的，難以將雷達(dá)天線精確指向太陽中央，所以要求反復(fù)多次進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種能夠進(jìn)行雙偏振天氣雷達(dá)ZDR在線標(biāo)定裝置。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種雙偏振天氣雷達(dá)的ZDR在線標(biāo)定裝置，包括網(wǎng)絡(luò)通訊模塊、GPS模塊、主控制板、水平傾角模塊和存儲器；主控制板通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊與待標(biāo)定雙偏振天氣雷達(dá)的信號處理機(jī)相連；主控制板分別與GPS模塊、水平傾角模塊及存儲器相連。

其中，網(wǎng)絡(luò)通訊模塊采用OAHEW5500以太網(wǎng)芯片；GPS模塊采用HOLUXM-87超高精度的GPS模塊；水平傾角模塊采用無錫慧聯(lián)LIS326雙軸傾角傳感器模塊。

本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型有效進(jìn)行實(shí)時(shí)在線標(biāo)定，無需人工干預(yù)，自動完成，不需要中斷雷達(dá)的正常觀測，在標(biāo)定過程中能同時(shí)觀測天氣回波，保證了觀測數(shù)據(jù)的連續(xù)性。本實(shí)用新型適用于所有的雙偏振天氣雷達(dá)，能提高雙偏振雷達(dá)數(shù)據(jù)精度，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為采用本實(shí)用新型進(jìn)行在線標(biāo)定的流程圖；

圖2為本實(shí)用新型在線標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為效果實(shí)施例中采用雙偏振天氣雷達(dá)觀測到的太陽回波；

圖4為效果實(shí)施例中擬合得到的曲面圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。

裝置實(shí)施例

如圖2所示，本實(shí)用新型雙偏振天氣雷達(dá)ZDR在線標(biāo)定裝置包括網(wǎng)絡(luò)通訊模塊、主控制板、GPS模塊、水平傾角模塊和存儲器。

1、網(wǎng)絡(luò)通訊模塊采用OAHEW5500以太網(wǎng)芯片，基于TCP/IP協(xié)議（通訊協(xié)議：徑向數(shù)據(jù)時(shí)間頻率高、數(shù)據(jù)量大，接收采用UDP組播協(xié)議，傳輸率高，實(shí)時(shí)性好。修正偏差指令數(shù)據(jù)量小，采用TCP協(xié)議，可靠性好），與雙偏振天氣雷達(dá)的信號處理機(jī)通訊，實(shí)時(shí)接收信號處理機(jī)輸出的徑向數(shù)據(jù)并傳送給主控制板；把主控制板生成的修正偏差指令發(fā)送給信號處理機(jī)。