[發明專利]基于圖像識別的多普勒雷達徑向速度退模糊方法

有效

• 申請號: 201710011017.0
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106842154B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 楊毅;馬鎖堂;王瑩
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S13/89;G01S13/95;G06K9/46
• 代理公司: 北京冠和權律師事務所 11399
• 代理人: 朱健;陳國軍

本發明基于圖像識別的多普勒雷達徑向速度退模糊方法包括S100、提取多普勒雷達輸出的基數據中的徑向風觀測信息；S200、處理器根據徑向風觀測信息中的每個位置的仰角徑向速度設置顏色，生成第一圖像；S300、處理器根據每個仰角徑向速度圖像進行分割；S400、處理器將分割的圖像進行融合，使圖像具有不同的區域塊；S500、處理器將圖像進行退模糊處理；S600、處理器輸出退模糊處理后的圖像；本發明的算法中，主要是借助相鄰的區域塊中的真實值接近的原則，推斷Nyquist數n，從而判斷其是否模糊(折疊)。并通過取整算法計算出其正確的Nyquist數n，實現計算出準確的真實值，來為圖像進行退模糊處理。

技術領域

本發明涉及一種雷達數據采集方法，特別是涉及一種多普勒雷達采集數據的校準方法。

背景技術

任何觀測資料在運用前都必須經過質量控制，這一點對多普勒雷達資料更為重要。因為受雷達自身硬件設備的限制，其發射的脈沖重復頻率有一定的限制，導致雷達觀測資料在強風條件或低脈沖重復頻率時會出現速度模糊問題。

多普勒天氣雷達能夠測得最大徑向風速度Vmax稱為最大不模糊速度，又稱為Nyquist速度，其中為λ雷達發射電磁波波長，F_PR為脈沖重復頻率。

當實際的風速Vt超過[-Vmax,+Vmax]范圍時候，雷達會錯誤的將其折疊到[-Vmax,+Vmax]范圍內，得到為Vr，也就是產生折疊或模糊。那么真實的徑向速度Vt和觀測的徑向速度Vr的關系為：

V_t＝V_r±2nV_max(n＝0,1,2,...)

如果真實的徑向風速Vt滿足|V_t|＜V_max,n＝0,則V_t＝V_r，如果真實的徑向風速Vt滿足|V_t|＞V_max,n≠0,則V_t≠V_r，就產生速度模糊，n被稱為Nyquist數，求解n的過程就被稱為速度退模糊(去折疊)。

如果將原始的基數據以圖像的形式表現出來，對于稍知一點速度模糊知識的人就能很容易從多普勒雷達徑向風圖像上直觀地找出模糊區域。那么如果能用計算機來模擬人的思維，也就能很容易將模糊區找到并加以糾正。首先將數據畫成圖像，再將圖像分割分成許多像素，然后再將這些像素相互比較進行融合成一些區域，再尋找過雷達的“零線區”，然后將它和相鄰的區域進行比較糾正，再利用遞歸規則將剩下所有的區域都進行比較和糾正。

在業務平臺中，面對大批量的雷達資料，一個自動的、高效的退模糊方法一直是科研工作者苦苦探索的難題之一。在速度模糊技術的研究方面，過去的幾十年里，已發展了多種退模糊方法(見參考文獻1-11)。這些方法中，退模糊的途徑大體可以分為兩類：第一，連續性檢測，主要依據是大氣風場的時間和空間分布應該有一定的連續性，通過檢測相鄰點(空間或時間)觀測的雷達速度的躍度來判斷是否存在模糊現象?；谶@個原理的方法對起始點退模糊值的正確與否非常敏感，一個錯誤的起始值可能導致大范圍的退模糊錯誤，此外，對缺測較多的區域或者孤立區域，這種方法也有困難。第二，參考值檢測?；舅枷胧抢猛挥^測區域中其他已知的風觀測值來作為退模糊的參考值，這個已知的觀測值可以由其他觀測工具(如另一已退模糊雷達資料，探空觀測，模式結果等)或者通過其他方法(目前普遍使用改進的VAD方法)從資料自身獲得。這類方法不受缺測資料的影響，但是要從雷達觀測資料自身求取好的基準值也不是一件容易的事。第三種就是將上述兩個途徑結合一起。

以上方法都是基于原始的雷達基數據并且基本原理大多數都是需要一個正確的參考值，然后根據連續性檢測一個一個點進行訂正。如果參考值錯誤則全盤皆輸，另外一個一個點的訂正需很費機時，在業務中使用很難保證。

參考文獻：