[發明專利]一種機載氣象雷達雷暴識別方法

在審

• 申請號: 201810876964.0
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN108896995A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 高銘陽;錢君
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司雷華電子技術研究所
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 王子溟

本發明提供了一種機載氣象雷達雷暴識別方法，屬于雷達探測與識別技術領域。所述方法包括首先對設定量程區域進行較大范圍的粗掃描；對所述粗掃描的過程中在同一位置出現反射因子大于閾值的氣象目標進行精細化立體掃描，獲取目標區域不同高度的多行掃描數據；之后對掃描數據進行處理，包括在每個掃描行的每根徑向線上搜索反射率因子大于一定閥值的連續區域，將多個掃描行的多個徑向線上的連續區域合并得到三維空間區域；最后計算所述三維空間區域的空間體積及云層厚度，并依據先驗值確定是否具有雷暴。通過該方法，提升了機載氣象雷達對氣象目標的探測感知與顯示能力，進一步提高了飛行安全，減小了不必要的偏航，提升飛行效率。

技術領域

本發明屬于雷達探測與識別技術領域，具體涉及一種機載氣象雷達雷暴識別方法。

背景技術

氣象目標種類繁多且復雜多變，會對飛機各個階段的飛行安全產生影響。雷暴目前被世界航空界和氣象部門公認為嚴重威脅航空飛行安全的氣象，被稱為航空界的“空中殺手”。雷暴能夠衍生出如湍流、風切變、閃電、冰雹等威脅航空安全的惡劣氣象現象，且會隨著時間的推移歷經不同的發展階段，對飛機飛行造成的影響及威脅程度也不盡相同。當飛機誤入雷暴活動區內，可能遭遇顛簸、積冰、雷擊、雹擊等危險，輕者造成人機損傷，重者機毀人亡。

機載氣象雷達用于探測載機前方氣象信息，引導飛行員提前規避威脅飛行安全的氣象。國內的機載氣象雷達產品現在只能探測降雨(反射率因子)、湍流和風切變，沒有雷暴識別功能，尚不具備大氣威脅感知和告警能力，氣象目標的威脅程度需要飛行員目視判別，飛行員經驗等人為因素可能影響飛行安全。

美國FAA于2016年10月最新發布的TSO-C63e適航標準定義了機載氣象雷達的最新功能性能要求，明確提出了對大氣威脅感知的新要求，其中大氣威脅包括雷暴、閃電和冰雹等氣象目標，而對閃電、冰雹等對飛行安全有極端威脅的氣象進行預測通常是在雷暴識別后，根絕雷暴的空間分布等特征加以判定。因此基于機載氣象雷達的雷暴識別方法，探測載機航線上的雷暴，有助于提升雷達對大氣威脅的感知能力。

發明內容

本發明針對我國現有機載氣象雷達只能探測降雨，無法識別雷暴、閃電、冰雹等氣象目標，不能滿足最新TSO-C63e中對大氣危險感知要求的問題，設計一種機載氣象雷達識別雷暴的方法，在實現現有氣象探測功能的基礎上，增加對強反射率區域的氣象精細化探測，判別該區域是否為雷暴并將識別出的雷暴區域，并將識別為雷暴的區域進行顯示，提醒飛行員避讓。

本發明機載氣象雷達雷暴識別方法，主要包括以下步驟：

步驟1、對設定量程區域進行較大范圍的粗掃描；

步驟2、若進行所述粗掃描的過程中在同一位置出現反射因子大于閾值的氣象目標時，則對該氣象目標所在的區域進行精細化立體掃描，獲取目標區域不同高度的多行掃描數據；

步驟3、對掃描數據進行處理，包括在每個掃描行的每根徑向線上搜索反射率因子大于一定閥值的連續區域，將多個掃描行的多個徑向線上的連續區域合并得到三維空間區域；

步驟4、計算所述三維空間區域的空間體積及云層厚度；

步驟5、根據所述空間體積及云層厚度確定目標區域是否具有雷暴。

優選的是，所述閾值設定在35dBz～45dBz。

優選的是，所述精細化立體掃描包括獲取目標區域從地面至15km高度掃描獲取不少于7行的掃描數據。

優選的是，所述三維空間區域的構造包括：

步驟31、將每個掃描行的每根徑向線上的連續區域作為一維雷暴段；

步驟32、對同一掃描行的方位角相鄰的兩個徑向線，其中一個徑向線在另一個徑向線上投影時，兩個徑向線上的一維雷暴段存在重疊部分，則將該兩個一維雷暴段關聯，將同一掃描行的所有徑向線上關聯的一維雷暴段作為二維雷暴分量；