[發明專利]連續波天氣雷達在線標定回波強度的方法及標定系統

有效

• 申請號: 202210314856.0
• 申請日: 2022-03-29
• 公開（公告）號: CN114415136B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 徐芬;孫康遠;陳剛;張樹時;慕熙昱
• 申請（專利權）人: 南京氣象科技創新研究院
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S13/95
• 代理公司: 南京業騰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32321
• 代理人: 馬靜靜

本發明公開一種連續波天氣雷達在線標定回波強度的方法，包括如下步驟：從連續波天氣雷達基數據中分別提取出回波強度、多普勒速度、速度譜寬和回波功率四個參數；對四種參數進行特征分析，獲取其中目標物為飛機的觀測數據，將其回波功率與對應的位置記錄保存為一個樣本；對樣本的回波功率進行位置處理，對樣本的回波功率進行雷達散射截面RCS訂正；由多個樣本之間修正后的回波功率的波動情況判斷雷達性能的穩定性。本發明適用于所有的連續波天氣雷達回波強度標定，可以在不關機的情況下迅速檢測出雷達性能變化，及時標定雷達，提高雷達數據精度，保證雷達觀測數據的一致性。

技術領域

本發明屬于雷達回波強度標定技術領域，具體是涉及連續波天氣雷達在線標定回波強度。

背景技術

云和降水的形成是一個非常復雜的微物理過程，對云和降水垂直結構研究有助于讓我們了解云和降水的形成機理。關于這部分的研究主要依賴于高分辨率的天氣雷達進行垂直探測。這種雷達與傳統天氣雷達的功能以及結構有較大的差異，由于需要獲得更高的分辨率，雷達設計往往采用連續波體制，結構上也更為簡潔和固定，兩個天線垂直朝上，沒有伺服系統，一個用來發射電磁波、另一個用來接收電磁波信號。

微波器件在工作過程中性能會發生變化，導致雷達整機性能指標發生偏移，最終影響雷達回波強度的準確性。這對我們利用連續波天氣雷達進行云和降水垂直結構研究產生很大的影響和誤導。目前對連續波天氣雷達回波強度的標定主要依賴于專用儀器對雷達系統進行整機測試，具體的做法是將標準信號源的輸出信號注入到雷達系統，對雷達輸出信號進行計算，與理論結果進行比較，判斷雷達系統輸出回波強度的偏差。

雖然利用儀器進行雷達整機系統檢測進而對回波強度進行標定真實可靠，但是在實際操作過程中，對于采用連續波體制的雷達來說，需要中斷雷達正常觀測，因此只能是定期進行，而雷達系統性能發生偏移是隨時可能發生的。這就造成采用連續波體制的雷達在使用中產生了不可調和的矛盾，一方面雷達需要持續工作，不可中斷，另一方面由于無法停機進行回波強度標定，又不能確保雷達數據的準確性。

除此之外，目前的連續波體制雷達標定過程需要由專業技術人員來完成，間接的也提高了雷達的使用成本和維護成本。

發明內容

發明目的：本發明目的在于針對現有技術的不足，提供一種連續波天氣雷達在線標定回波強度的方法，在不關機的前提下根據雷達觀測到的特定目標物的回波數值對雷達回波強度進行標定，檢測雷達數據的準確性和一致性。

本發明的另一目的在于提供一種使用了上述方法的回波強度標定系統。

技術方案：本發明所述連續波天氣雷達在線標定回波強度的方法，包括如下步驟：

S1、從連續波天氣雷達基數據中分別提取出回波強度、多普勒速度、速度譜寬和回波功率四個參數；

S2、將提取出的四種參數分別轉換到高度-產品坐標系，對四種參數進行特征分析，獲取其中目標物為飛機的觀測數據，將其回波功率與對應的位置記錄保存為一個樣本；

S3、根據位置記錄對樣本的回波功率進行位置處理，并根據民航信息查看雷達站上空飛機的機型，對樣本的回波功率進行雷達散射截面RCS訂正；

S4、由多個樣本之間修正后的回波功率的波動情況判斷雷達性能的穩定性。

本發明進一步優選地技術方案為，步驟S2中分析獲取目標物為飛機的觀測數據的具體方法為：

S21、將從連續波天氣雷達基數據中提取的出回波強度、多普勒速度、速度譜寬和回波功率四個參數分別記為Z、V、W和P，將質量控制后的回波強度信號按照每20個格點為一組進行重組，重組后的回波強度數組分別為RZ₁、RZ₂……RZ_i，i為回波強度信號重組后的數量；