[發明專利]基于任意取向微波鏈路的雙偏振雷達衰減訂正方法

有效

• 申請號: 201910253715.0
• 申請日: 2019-03-30
• 公開（公告）號: CN110018448B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 張鵬;劉西川;李兆明;周則明;宋堃
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S13/95
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

本發明公開了一種基于任意取向微波鏈路的雙偏振天氣雷達強度衰減訂正方法，由微波鏈路實測的路徑衰減計算平均衰減系數；設定衰減系數與比差分相位之比的初始值α，根據天氣雷達觀測量計算鏈路路徑平均衰減系數；不斷調整衰減系數與比差分相位之比α，以雷達計算的鏈路路徑平均衰減系數與微波鏈路計算的路徑平均衰減系數絕對差異為目標函數，當目標函數最小時，α值為最優；采用此最優α值對雷達強度進行衰減訂正。本發明能夠有效實現雙偏振天氣雷達強度的衰減訂正，增強了豐富的已建微波鏈路資源的可用性，本發明的適用性和魯棒性較強。

技術領域

本發明屬于大氣探測技術，具體為基于任意取向微波鏈路的雙偏振雷達衰減訂正方法。

背景技術

天氣雷達以其較高的時空分辨率和準確性而成為當前降水監測的常用手段。較短波長(如X波段)天氣雷達因具備天線尺寸小、發射功率低、時空分辨率高、機動性好等優勢，成為區域降水監測的重要途徑。常規天氣雷達主要依靠反射率因子與雨強的關系定量估測降水。然而，較短波長雷達受降水衰減影響較大，導致反射率因子降低，所以在使用較短波長雷達反射率因子進行定量降水估測時，必須首先對反射率因子實施衰減訂正，以提高降水估測的準確性。

對常規天氣雷達來說，常用的衰減訂正方法有解析法、迭代法、逐庫法及其近似方法等，但由于真實衰減未知以及衰減系數與反射率因子關系的不確定，常會導致訂正不穩定問題。針對雙偏振雷達的衰減訂正，基于典型雷達頻率范圍內差分傳播相位與衰減總量基本呈線性比例關系這一特點，研究者們提出了降水廓線(ZPHI)算法和自一致(SC)方法，此類方法對該線性比例和雷達自身觀測誤差非常敏感。

利用微波鏈路能夠得到鏈路雨致衰減的特性，出現了使用微波鏈路的路徑衰減作為參考，實現雷達基數據衰減訂正的方法。這些方法主要存在以下問題：一是大多要求所使用的微波鏈路沿雷達徑向，而由于已建設微波鏈路相對于雷達是任意取向的，故該要求導致大量已建實際微波鏈路無法應用。二是使用沿雷達徑向鏈路輔助雷達衰減訂正，僅能訂正鏈路所處徑向的雷達數據，方法的效率不高。三是僅利用了常規雷達參量，沒有充分發揮雙偏振雷達能夠得到偏振參量的優勢。

發明內容

本發明的目的在于提出了一種基于任意取向微波鏈路的雙偏振雷達衰減訂正方法。

實現本發明的技術解決方案為：一種基于任意取向微波鏈路的雙偏振雷達衰減訂正方法，具體步驟為：

步驟1、根據微波鏈路路徑總衰減觀測值，計算雷達路徑平均衰減系數；

步驟2、設定衰減系數與比差分相位之比α的初始值，根據雷達觀測量計算鏈路路徑平均衰減系數；

步驟3、計算目標函數，所述目標函數為雷達路徑平均衰減系數和鏈路路徑平均衰減系數的絕對差異；

步驟4、調整衰減系數與比差分相位之比α的值，重復執行步驟2～3，將目標函數最小時的衰減系數與比差分相位之比α作為最優參數值；

步驟5、根據最優α值以及衰減系數計算公式確定鏈路橫跨方位范圍內的每個雷達距離庫的最優衰減系數A_H(r；α_opt)，實現雷達反射率因子的衰減訂正。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：本發明將任意取向鏈路測值引入雷達衰減訂正中，能夠有效減小衰減對雷達強度帶來的誤差；本發明訂正區域明顯增大，由單條徑向拓展到鏈路跨越的方位范圍；突破了現有方法中對鏈路沿雷達徑向的限制，使得廣泛建設的實際微波鏈路的可用性大為增加；有效發揮了雙偏振雷達得到偏振參量的優勢，且本發明適用性增強，便于推廣應用。

下面結合附圖對本發明做進一步詳細的描述。

附圖說明

圖1是本發明的流程圖。

圖2是本發明中系數α的優化過程示意圖。

圖3為本發明效果示意圖。