[發明專利]一種毫米波云雷達三維風場反演方法及系統

有效

• 申請號: 201610009058.1
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN105467393B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 馮凱;周亭亭;魏艷強;李巖松;王志銳
• 申請（專利權）人: 北京無線電測量研究所
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 楊立

1.一種毫米波云雷達三維風場反演方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：控制毫米波云雷達按預設俯仰角的PPI掃描模式進行氣象目標探測，并生成目標探測數據；

步驟2：對所述目標探測數據進行信號處理并輸出原始徑向速度數據；

步驟3：采集所述信號處理模塊輸出的原始徑向速度數據，并將其進行打包處理；

步驟4：將打包處理之后的原始徑向速度數據進行保存；

步驟5：讀取保存在主控模塊中的原始徑向速度數據并對其進行用以消除毫米波雷達回波信號的不穩定性的預處理，得到可供三維風場反演的徑向速度數據；

步驟6：讀取所述可供三維風場反演的徑向速度數據，并在預設求解準則下構建反演方程以對對應的所述目標探測數據進行三維風場反演，得到三維風場速度數據；

所述步驟6具體實現為：

步驟6.1：假設掃描控制模塊進行氣象目標探測得到的不同觀測點的方位角分別為β₁,β₂,......,β_M，M為觀測點的總個數，建立M行的反演矩陣：

其中，V_R為降水粒子徑向速度，V_A為降水粒子徑向速度的水平分量，V_E為降水粒子徑向速度的垂直分量，水平分量進一步可分解為平行于正北方向和垂直于正北方向的兩個分量V_AN和V_AE，β₀為水平風向與正北方向的夾角， α為天線仰角，根據關系式XV＝F，即可求出三維風場速度V;

步驟6.2：建立反演方程：

其中，V_R(β_j)為方位角為β_j的實測徑向速度，V_R(β_j)'為經最小二乘法擬合后得到的在β_j處的徑向速度；

求解方程(1)后，即可解得V_AN、V_AE及V_E此三個方向上的風速分量。

2.根據權利要求1所述毫米波云雷達三維風場反演方法，其特征在于，毫米波云雷達的水平掃描速度為1～2度/秒，預設俯仰角的最大值不超過82度，最小值應確保徑向速度不發生模糊。

3.根據權利要求1所述毫米波云雷達三維風場反演方法，其特征在于，所述步驟5的預處理具體實現為：

步驟5.1：對所述原始徑向速度數據按方位角的大小進行升序排列；

步驟5.2：設置一個徑向速度數據的預設閾值以去除所述原始徑向速度數據中的奇異點；

步驟5.3：使用5×1的濾波窗口按方位角排序并對去除了奇異點的原始徑向速度數據進行平滑濾波，得到相關參數數據。

4.根據權利要求3所述毫米波云雷達三維風場反演方法，其特征在于，所述步驟5.3具體實現為：

步驟5.3.1:設掃描控制模塊進行氣象目標探測得到的總觀測點數為M，總迭代次數為N；

步驟5.3.2:從1開始，對于第i點，計算其周圍5個觀測點的徑向速度數據的均值m；

步驟5.3.3:若其中一個所述觀測點與所述均值m的絕對值之差>＝0.5dBZ，則去除所述第i點，否則保留所述第i點；

步驟5.3.4:計算所述觀測點的下一個點，直至計算到M；

步驟5.3.5:進行下一次迭代，直至迭代到次數N。