一种双频段天气雷达观测平台及双频段天气雷达引导式退速度模糊方法

技术领域

本发明涉及气象观测技术领域，具体涉及一种双频段天气雷达观测平台及双频段天气雷达引导式退速度模糊方法。

背景技术

原有的天气雷达退速度模糊方法，根据气象目标速度场在时间或空间分布上的连续性，进行退速度模糊。这种方法有一定的效果，但是对于工作频率较高的雷达，其最大不模糊速度较小，此种方法对最大不模糊速度的扩展能力有限。

发明内容

本发明提供了一种双频段天气雷达观测平台及双频段天气雷达引导式退速度模糊方法，能够提高双频段天气雷达的气象探测能力。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供了一种双频段天气雷达观测平台，包括控制模块、信号处理模块、主控模块和退速度模糊模块；

所述控制模块，用于控制双频段天气雷达的高频段系统和低频段系统同时工作，进行气象目标探测，分别得到高频段系统对应的高频率气象探测数据和低频段系统对应的低频率气象探测数据；

所述信号处理模块，用于分别对高频率气象探测数据和低频率气象探测数据进行预处理，输出对应的高频率径向速度探测数据和低频率径向速度探测数据，并存储至所述主控模块；

所述退速度模糊模块，用于从所述主控模块中读取高频率径向速度探测数据和低频率气象探测数据，并利用低频率径向速度探测数据作为目标引导数据，对高频率径向速度探测数据进行退速度模糊处理，得到退速度模糊处理后的高频率径向速度探测数据。

本发明的有益效果为：结合双频段天气雷达的特点，以速度探测范围较大的低频段系统获取的径向速度作为引导，对速度探测范围较小的高频段系统获取的径向速度进行退速度模糊处理，提高了探测数据的质量，增强了双频段天气雷达的速度探测能力。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

进一步的，所述控制模块、信号处理模块和退速度模糊模块均通过PCI总线与所述主控模块通信连接。

进一步的，所述退速度模糊模块包括：

第一退速度模糊单元，用于分别对低频率径向速度探测数据和高频率径向速度探测数据进行第一轮退速度模糊处理，得到第一轮退速度模糊处理后的低频率径向速度探测数据和高频率径向速度探测数据；

第二退速度模糊单元，用于将经过第一轮退速度模糊处理后的低频率径向速度探测数据作为引导目标数据，对经过第一轮退速度模糊处理后的高频率径向速度探测数据进行第二轮提速度模糊处理，得到两次退速度模糊处理后的高频率径向速度探测数据。

所述进一步的有益效果为：先将两组径向速度探测数据进行第一轮退速度模糊处理，使得退速度模糊处理后的两组径向速度探测数据更准确，并对高频率径向速度探测数据进行两轮退速度模糊处理，使得处理后的高频率径向速度探测数据更精准，提高整个双频段天气雷达的气象目标速度探测能力。

为解决本发明的技术问题，还提供了一种双频段天气雷达引导式退速度模糊方法，包括：

S1，控制双频段天气雷达的高频段系统和低频段系统同时工作，进行气象目标探测，分别得到对应的高频率气象探测数据和低频率气象探测数据；

S2、分别对所述高频率气象探测数据和所述低频率气象探测数据进行预处理，得到对应的高频率径向速度探测数据和低频率径向速度探测数据；

S3，利用低频率径向速度探测数据作为目标引导数据，对高频率径向速度探测数据进行退速度模糊处理，得到退速度模糊处理后的高频段系统对应的径向速度探测数据。

在上述技术方案的基础上，还可以作出如下改进。

进一步的，所述步骤S3具体包括：

S31，分别对低频率径向速度探测数据和高频率径向速度探测数据进行第一轮退速度模糊处理，得到第一轮退速度模糊处理后的低频率径向速度探测数据和高频率径向速度探测数据；

S32，将经过第一轮退速度模糊处理后的低频率径向速度探测数据作为引导目标数据，对经过第一轮退速度模糊处理后的高频率径向速度探测数据进行第二轮提速度模糊处理，得到经过两次退速度模糊处理后的高频率径向速度探测数据。

所述进一步的有益效果为：先将两组径向速度探测数据进行第一轮退速度模糊处理，使得退速度模糊处理后的两组径向速度探测数据更准确，并对高频率径向速度探测数据进行两轮退速度模糊处理，使得处理后的高频率径向速度探测数据更精准，提高整个双频段天气雷达的气象目标速度探测能力。

进一步的，所述步骤S31具体包括：

S31.1，从一组低频率径向速度探测数据或高频率径向速度探测数据中通过搜索比较，找到绝对值最小的低频率径向速度探测数据或高频率径向速度探测数据，并将其作为可信初始径向速度；

S31.2，从该可信初始径向速度对应的初始可信距离库出发，根据相邻距离库在时间和空间上风场的连续性原则，对所述初始可信距离库的相邻距离库上的低频率径向速度探测数据或高频率径向速度探测数据进行退速度模糊处理，得到所述初始可信距离库的相邻距离库上经过退速度模糊处理后的低频率径向速度探测数据或高频率径向速度探测数据；

S31.3，将进行过退速度模糊处理后的距离库作为可信距离库，并对其相邻时间或空间上的距离库进行退速度模糊处理，直到整个探测时间或整个探测空间内的所有距离库均经过退速度模糊处理，至此得到每一个距离库中经过退速度模糊处理后的低频率径向速度探测数据或高频率径向速度探测数据。

进一步的，采用如下公式对可信距离库的相邻距离库上的低频率径向速度探测数据或高频率径向速度探测数据进行退速度模糊处理，得到相邻距离库上的实际径向速度：

V_Ti＝V_0i±2nV_max；

选取合适的n值，使得计算出来的V_Ti最接近于可信距离库的可信径向速度；

其中，V_Ti为相邻距离库上经过退速度模糊处理后的实际径向速度，V_0i为该相邻距离库上的探测到的径向速度，i表示第i个距离库，V_max为最大不模糊速度，其由高频段雷达系统的脉冲重复频率和雷达工作频率确定，n为正整数。

进一步的，所述步骤S32具体包括：

对于同一距离库，将该距离库对应的经过第一轮退速度模糊处理后的低频率径向速度作为引导目标径向速度，对该距离库对应的经过第一轮退速度模糊处理后的高频率径向速度进行第二轮退速度模糊处理，得到该距离库对应的经过第二轮退速度模糊后的高频率径向速度。

进一步的，采用如下公式对该距离库对应的经过第一轮退速度模糊处理后的高频率径向速度进行第二轮退速度模糊处理：

V_Tj＝V_0j±2mV_max；

选取合适的m值，m为正整数，使得计算出来的V_Tj最接近于V_Ti，j＝i；

其中，V_Tj为距离库上经过第二轮退速度模糊处理后的高频率实际径向速度，V₀为该距离库上的探测到的高频率径向速度，j表示第j个距离库，V_Ti表示经过第一轮退速度模糊处理后的低频率实际径向速度，i表示第i个距离库，V_max为最大不模糊速度，其由高频段雷达系统的脉冲重复频率和雷达工作频率确定，m为正整数。

附图说明

图1为实施例1的一种双频段天气雷达观测平台连接框图；

图2为实施例2的一种双频段天气雷达引导式退速度模糊方法流程图；

图3为实施例3的一种双频段天气雷达引导式退速度模糊方法流程图；

图4为实施例4的一种双频段天气雷达引导式退速度模糊方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1、一种双频段天气雷达观测平台。

参见图1，本实施例提供的双频段天气雷达观测平台包括控制模块1、信号处理模块2、主控模块4和退速度模糊模块3；

所述控制模块1，用于控制双频段天气雷达的高频段系统和低频段系统同时工作，进行气象目标探测，分别得到高频段系统对应的一组高频率气象探测数据和低频段系统对应的一组低频率气象探测数据；

所述信号处理模块2，用于分别对两组气象探测数据进行预处理，输出对应的高频率径向速度探测数据和低频率径向速度探测数据并存储至所述主控模块4；

所述退速度模糊模块3，用于从所述主控模块4中读取两组径向速度探测数据，并利用低频段系统对应的径向速度探测数据作为引导目标数据，对高频率对应的径向速度探测数据进行退速度模糊处理，得到退速度模糊处理后的高频段系统对应的径向速度探测数据。

其中，所述控制模块1、信号处理模块2和退速度模糊模块3均通过PCI(PeripheralComponent Interconnect)总线与所述主控模块4通信连接。

其中的退速度模糊模块3具体包括：

第一退速度模糊单元31，用于分别对低频率径向速度探测数据和高频率径向速度探测数据进行第一轮退速度模糊处理，得到第一轮退速度模糊处理后的低频率径向速度探测数据和高频率径向速度探测数据；

第二退速度模糊单元32，用于将经过第一轮退速度模糊处理后的低频率径向速度探测数据作为引导目标数据，对经过第一轮退速度模糊处理后的高频率径向速度探测数据进行第二轮提速度模糊处理，得到两次退速度模糊处理后的高频率径向速度探测数据。

实施例2、一种双频段天气雷达引导式退速度模糊方法。

参见图2，本实施例提供的方法包括：

S1，控制双频段天气雷达的高频段系统和低频段系统同时工作，进行气象目标探测，分别得到对应的一组高频率气象探测数据和一组低频率气象探测数据；

S2、分别对所述高频率气象探测数据和所述低频率气象探测数据进行预处理后，得到对应的高频率径向速度探测数据和低频率径向速度探测数据；

S3，利用低频率径向速度探测数据作为目标引导数据，对高频率径向速度探测数据进行退速度模糊处理，得到退速度模糊处理后的高频段系统对应的径向速度探测数据。

下面对上述步骤进行详细描述。

双频段天气雷达具有两个频段系统，一个低频段系统和一个高频段系统，通过为ku频段系统和ka频段系统，其中ku频段系统为低频段系统，ka为高频段系统。双频段天气雷达观测平台控制双频段天气雷达的两个频系统同时工作，在同一时间探测同一空间位置的气象目标，得到两组气象探测数据，即低频段系统探测到的一组低频率气象探测数据和高频段系统探测到的一组高频率气象探测数据。

随后分别对两组气象探测数据进行相干累积、傅里叶变换和功率谱识别等处理后，输出对应的低频率径向速度探测数据和高频率径向速度探测数据。

实施例3、一种双频段天气雷达引导式退速度模糊方法。

参见图3，上述步骤S3可具体包括：

S31，分别对低频率径向速度探测数据和高频率径向速度探测数据进行第一轮退速度模糊处理，得到第一轮退速度模糊处理后的低频率径向速度探测数据和高频率径向速度探测数据；

S32，将经过第一轮退速度模糊处理后的低频率径向速度探测数据作为引导目标数据，对经过第一轮退速度模糊处理后的高频率径向速度探测数据进行第二轮提速度模糊处理，得到两次退速度模糊处理后的高频率径向速度探测数据。

实施例4、一种双频段天气雷达引导式退速度模糊方法。

可参见图4所示，上述步骤S31具体包括：

S31.1，从一组低频率径向速度探测数据或高频率径向速度探测数据中通过搜索比较，找到绝对值最小的低频率径向速度探测数据或高频率径向速度探测数据，并将其作为可信初始径向速度；

S31.2，从该可信初始径向速度对应的初始可信距离库出发，根据相邻距离库在时间和空间上风场的连续性原则，对所述初始可信距离库的相邻距离库上的低频率径向速度探测数据或高频率径向速度探测数据进行退速度模糊处理，得到所述初始可信距离库的相邻距离库上经过退速度模糊处理后的低频率径向速度探测数据或高频率径向速度探测数据；

S31.3，将进行过退速度模糊处理后的距离库作为可信距离库，并对其相邻时间或空间上的距离库进行退速度模糊处理，直到整个探测时间或整个探测空间内的所有距离库均经过退速度模糊处理，至此得到每一个距离库中经过退速度模糊处理后的低频率径向速度探测数据或高频率径向速度探测数据。

所述步骤S31.2和步骤S31.3中可用如下公式对可信距离库的相邻距离库上的低频率径向速度探测数据或高频率径向速度探测数据进行退速度模糊处理，得到相邻距离库上的实际径向速度：

V_Ti＝V_0i±2nV_max；

选取合适的n值，n为正整数，使得计算出来的V_Ti最接近于可信距离库对应的可信径向速度；

其中，V_Ti为相邻距离库上经过退速度模糊处理后的实际径向速度，V_0i为该相邻距离库上的探测到的径向速度，i表示第i个距离库，V_max为最大不模糊速度，其由脉冲重复频率和天气雷达工作频率确定，n为正整数。

所述步骤S32具体包括：

对于同一距离库，将该距离库对应的经过第一轮退速度模糊处理后的低频率径向速度作为引导目标径向速度，对该距离库对应的经过第一轮退速度模糊处理后的高频率径向速度进行第二轮退速度模糊处理，得到该距离库对应的经过第二轮退速度模糊后的高频率径向速度。

当雷达体制为双频段可同时探测时，由于两个频段系统探测的为同一时间同一空间位置的气象目标，探测到的目标速度基本一致，因此针对于同一距离库，低频段系统测得的径向速度与高频率系统测得的径向速度基本一致，可将低频段系统获取的径向速度数据作为引导目标数据，引导高频段系统获取的径向速度数据，作退速度模糊处理，可扩展高频段系统的速度探测范围，提高双频段天气雷达的数据质量。

可采用如下公式对该距离库对应的经过第一轮退速度模糊处理后的高频率径向速度进行第二轮退速度模糊处理：

V_Tj＝V_0j±2mV_max；

选取合适的m值，m为正整数，使得计算出来的V_Tj最接近于V_Ti，j＝i；

其中，V_Tj为距离库上经过第二轮退速度模糊处理后的高频率实际径向速度，V₀为该距离库上的探测到的高频率径向速度，j表示第j个距离库，V_Ti表示经过第一轮退速度模糊处理后的低频率实际径向速度，i表示第i个距离库，V_max为最大不模糊速度，其由高频段系统的脉冲重复频率和雷达工作频率确定，m为正整数。

本发明提供的一种双频段天气雷达观测平台及双频段天气雷达引导式退速度模糊方法，结合双频段天气雷达的特点，以速度探测范围较大的低频段系统获取的径向速度作为引导，对速度探测范围较小的高频段系统获取的径向速度进行退速度模糊处理，提高了探测数据的质量，增强了双频段天气雷达的气象目标速度探测能力。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例一”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。