[發(fā)明專利]一種基于多項式擬合的多普勒天氣雷達(dá)速度退模糊方法

有效

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• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112748434B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒海波;吳珊珊;單九生
• 申請（專利權(quán)）人: 江西師范大學(xué)
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95
• 代理公司: 南昌大牛知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 36135
• 代理人: 鄭劍文

本發(fā)明公開了一種基于多項式擬合的多普勒天氣雷達(dá)速度退模糊方法，具體包括如下步驟：對雷達(dá)探測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得雷達(dá)探測到的不同仰角的極坐標(biāo)格式的雷達(dá)探測速度Vsubgt;o/subgt;；選取初始參考距離圈；徑向退模糊處理；在方位距離平面內(nèi)尋找沒有退模糊處理的雷達(dá)探測速度Vsubgt;o/subgt;，對沒有退模糊處理的進(jìn)行退模糊處理。本發(fā)明初始參考速度是某方位圈上雷達(dá)探測速度的多項式擬合值，使得退模糊方法不僅不受假零速度線的干擾，也克服了方位斷裂的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣象雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于多項式擬合的多普勒天氣雷達(dá)速度退模糊方法。

背景技術(shù)

多普勒天氣雷達(dá)可利用多普勒效應(yīng)來探測云雨的強(qiáng)度和移動速度等信息，有“超級千里眼”之稱。多普勒天氣雷達(dá)的探測資料具有很高的時空分辨率和精準(zhǔn)度，在中尺度氣象業(yè)務(wù)和研究中具有其他觀測資料無可比擬的優(yōu)勢。然而，受到發(fā)射波波長和脈沖重復(fù)頻率的限制，多普勒天氣雷達(dá)能探測到的最大速度V_N是有限的，當(dāng)云團(tuán)的真實(shí)移動速度V_r大于這個最大可探測速度后，雷達(dá)觀測到的速度V_o將出現(xiàn)模糊，即V_o＝V_r+2nV_N，其中n為-3、-2、-1、0、1、2、3這七個整數(shù)中的其中之一，且必須滿足條件|V_o|≤V_N，其中正速度代表遠(yuǎn)離雷達(dá)，負(fù)速度代表朝向雷達(dá)。若雷達(dá)的最大可正確探測速度V_N＝32m/s，而云團(tuán)的真實(shí)移動速度V_r＝35m/s，則雷達(dá)的觀測速度V_o＝-29m/s，這里n必須為-1，因?yàn)槠渌膎值都會使得|V_o|＞V_N而不滿足條件。可見，雷達(dá)速度模糊會使觀測速度從真實(shí)的正的極大速度突變至負(fù)值，或從真實(shí)的負(fù)的極大速度突變?yōu)檎?如附圖1)。雷達(dá)探測速度的模糊扭曲了云團(tuán)移動的真實(shí)信息，給多普勒雷達(dá)速度的應(yīng)用帶來了極大的麻煩。因此，如何對雷達(dá)探測速度中的模糊速度進(jìn)行處理，使其還原成云團(tuán)移動的真實(shí)移動速度(即退模糊)，已在大氣探測和遙感領(lǐng)域被廣泛關(guān)注。

多普勒天氣雷達(dá)速度退模糊處理是先選定好未受速度模糊影響的參考速度V_ref，然后再通過不斷調(diào)整n值，使得參考速度附近的速度值V_r＝V_o+2nV_N與參考速度的差的絕對值小于0.8倍最大可探測速度，即|V_r-V_ref|＜0.8V_N。這樣，將退模糊處理后的V_r作為新的參考速度V_ref，繼續(xù)進(jìn)行點(diǎn)靠點(diǎn)退模糊處理，直到整個雷達(dá)探測平面都退模糊完成。在多普勒天氣雷達(dá)速度退模糊過程中，最開始的參考速度(初始參考速度)的選擇是最為關(guān)鍵的過程，不同的選擇方法也衍生出了不同的退模糊方法。目前，現(xiàn)有的退模糊方法多是通過搜索弱風(fēng)參考徑向(即某一方位角上，不同距離的探測速度都較弱)來作為初始參考速度。然而，當(dāng)遇到由地物雜波、速度模糊(如：V_r＝64m/s，V_N＝32m/s，根據(jù)V_o＝V_r+2nV_N，則n＝-1，V_o＝0m/s)等原因造成的假零速度線時，這些退模糊方法就可能選擇出錯誤的參考速度，導(dǎo)致退模糊失敗甚至錯誤。此外，當(dāng)雷達(dá)速度場中因建筑物或地形阻擋而出現(xiàn)2個或以上較大方位斷裂時(如附圖1)，因?yàn)榉轿簧系牟贿B續(xù)性會導(dǎo)致現(xiàn)有方法退模糊提前結(jié)束，導(dǎo)致退模糊不完整。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于多項式擬合的多普勒天氣雷達(dá)速度退模糊方法，通過初始參考速度選擇方式的改進(jìn)，解決了現(xiàn)有方法因雷達(dá)速度場存在假零速度線而造成退模糊失敗的問題和因雷達(dá)速度場存在較大方位斷裂而引起退模糊不完整的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于多項式擬合的多普勒天氣雷達(dá)速度退模糊方法，具體包括如下步驟：