专利名称：天气雷达基数据格式自动识别方法
技术领域：
本发明涉及一种天气雷达基数据格式自动识别方法，属于气象雷达领域。
背景技术：
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天气雷达已经成为常用的大气探测设备之一，广泛使用于短时临近预报、气象灾害预警、人工影响天气、数值预报模式的资料同化等领域。目前中国已经建成了由158部天气雷达组成的观测网，另外还有大量非联网的用于人工影响天气和灾害预警的雷达。天气雷达的基数据类型是多样的，不同型号不同性能不同生产厂家的雷达基数据格式都不同。例如，中国新一代天气雷达监测网包括CINRAD-SA (简称sa)、cinrad-sb (简称 SB)、CINRAD-SC (简称 sc)、cinrad-cb (简称 CB)、cinrad-cc (简称 cc)、cinrad-ccj (简称CCJ)、CINRAD-⑶(简称⑶)、WSR-88D两个波段八个型号的多普勒天气雷达。这些雷达由多个厂家研制生产，SA和SB的生产厂家是北京敏视达雷达有限公司；SC和⑶的生产厂家是成都国营784厂；CC和CCJ的生产厂家是安徽四创电子股份有限公司；CB的生产厂家是南京第十四研究所；WSR-88D为进口雷达，生产厂家是美国洛克希德 马丁公司。不同厂家对基数据格式有不同的定义，同一厂家生产的不同型号雷达由于雷达性能的不同基数据格式也有差异。近年来随着不同用途不同体制的新雷达投入业务使用，如X波段天气雷达、双线偏振天气雷达、相控阵天气雷达、固态发射机天气雷达，基数据格式的种类也逐渐增多。由于数据量大，雷达基数据均采用二进制形式存储以节省空间，通常由描述区和数据区构成，描述区即文件头，通常记录雷达参数、工作参数、扫描方式等信息。数据区由径向数据构成。以联网雷达的格式为例。WSR-88D基数据使用文件头(16个字节)+固定长度帧数据(2432个字节)，按网络字节序储存；SA和SB基数据使用固定长度帧数据(2432个字节)，无文件头， 按主机字节序储存；CB基数据使用固定长度帧数据(4132个字节)，无文件头，按主机字节序储存；CC和CCJ提供两种基数据格式，CC V1.0基数据格式和CC V2.0基数据格式，这两种格式都使用文件头(CC V1.0为1024个字节；CC V2.0为2060个字节)+固定长度帧数据(CC V1.0为3000个字节；CC V2.0为2000个字节)，按主机字节序储存；SC和CD基数据格式使用文件头(1024个字节)+固定长度帧数据(4000个字节)，按主机字节序储存。多种格式的雷达基数据格式限制了雷达业务软件的应用，基于某一种基数据格式开发的雷达业务软件，不能直接应用在另一种基数据格式的雷达上，所以数据格式的兼容也成了业务软件需要解决的一个问题。数据格式的自动识别则是归一化的关键技术之一，实现了自动识别，归一化过程将变得简单智能。
发明内容
本发明为了有效解决天气雷达的数据格式兼容的问题，提出了一种天气雷达基数据格式自动识别方法。由于从基数据文件名和文件大小无法准确区分格式类型，因此，本发明根据不同格式基数据文件的特点，采用二进制信息的分析技术，自动识别格式类型。本发明为解决其技术问题采用如下技术方案:
一种天气雷达基数据格式自动识别方法，包括如下步骤:根据不同格式基数据的特征，选择一组判据，然后采用二进制信息的分析技术自动识别格式的类型。所述选择判据的原则是:首先选择文件长度作为判别条件，其次选择关联变化类参数或不变化类参数，最后选择区间变化类参数。所述选择判据的方法是，为每种类型的数据格式选择5个判别条件，使其满足:如果文件是某一类型的，则一定满足这种类型的所有判别条件；否则至少有一个条件是不满足的。本发明的有益效果如下:
本发明可以实现多种格式天气雷达基数据的自动兼容，扩展雷达软件的应用范围。为多型号雷达组网、联合反演服务。间接提升短时临近预报、气象灾害预警、人工影响天气等业务的水平，有较高的应用价值和较好的应用前景。
图1是基数据格式自动识别流程图。其中，SAB表示CINRAD-SA和CINRAD-SB雷达基数据格式；CB表示CINRAD-CB雷达基数据格式；Type N表示用户引入的新类型的基数据格式。
具体实施例方式 下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。新一代天气雷达网中，有6种雷达数据格式。88D格式是WSR-88D雷达的数据格式；SAB格式是SA和SB雷达的数据格式；CB雷达的CB格式；CC和CCJ雷达有两种格式，CCl.0格式和CC2.0格式；SC和⑶格式相同，简称S⑶格式。各种数据格式之间存在着异同，从存储字节序来看，88D格式采用网络字节序存储(高位优先)，其它格式采用主机字节序存储(低位优先)。从数据构成来看，SAB格式和CB格式无描述区，仅有数据区。从PPI层的径向数来看，SAB、CB、88D是变化的，径向数介于360-370个之间；其它格式的层径向数是固定的，CCl.0和CC2.0为512根，S⑶为360根。从径向数据长度来看，88D和SAB格是相同的。从径向数据结构来看，SAB和CB是高度相似的，仅径向库数不同。天气雷达各类型基数据文件名没有明显标志，且由于业务上传输或存档的需要，可能会对文件重新命名，所以本文的识别方法不以文件名做判据。不同格式文件占用的字节数是不同的，即文件长度是不同，且文件长度与径向数据个数是有关联的，所以文件长度可以作为判据。另外，基数据文件中包含较多参数信息，如台站参数信息、雷达参数信息、时间参数信息等，在不同格式的文件中它们数值不同或存储的字节位置不同，所以参数信息可作为判据。这些参数信息从值上来看，可分三类:第一类是不变化的，这类参数数值在同一格式文件中始终保持不变，如径向数据长度；第二类是区间变化的，这类参数数值始终在某一区间内变化，如日期时间；第三类是关联变化的，这类参数与其它参数有一定关联，如径向数据长度与径向库数和径向个数的关系。对每种类型基数据，按照其数据格式特点，选择一组参数信息作为判别条件如图1所示。选择判据的原则是:首先选择文件长度作为判别条件，其次选择关联变化类或不变化类参数，最后选择区间变化类参数。为每种类型的数据格式选择5个判别条件，使其可以满足:如果文件是某一类型的，则一定满足这种类型的所有判别条件；否则至少有一个条件是不满足的。
SAB数据格式的判别条件
(I)文件长度FileLength —定是2432的整数倍。(2)总径向数 RadialCount —定大于 1800 个(5 层 X360 个 / 层)。RadialCount由文件长度FileLength除以2432得到。由于SA和SB雷达都以体扫模式观测，最少为5个仰角层，每层的径向数都大于360个，因此条件2成立。(3)信号传输通道号ChannelID —定等于0或I或2。ChannelID位于文件的 (2432 N + 15)
字节处，其中N为径向编号取0，1，2，…。(4)径向长度RadialSize—定等于2432。RadialSize位于文件的 (2432 N + 7 2432 N + 8)
字节处。(5)日期时间一定在正确的变化区间。时间日期位于 (2432 N + 29 2432 N + 34)
字节处，经过解码后得到年Year、月Month、日Day、时Hour、分Min秒See,如果是SAB文件的话一定满足1970 < Tear < 2050
、I < Month <12、I < Day <31、0< Hour <23、0 <Min <59、0<Sec<59 ;否则一定不是 SAB 文件。CB雷达基数据格式的判别
CB基数据格式与SAB基数据格式相近，仅数据帧的长度不同，SASB为2432个字节，CB的帧长度为4132个字节。所以判断条件与SAB类似，把SAB的5个条件中的2432换成4132即可。88D雷达基数据格式的判别
88D的数据格式与SASB数据格式相近，有两点不同一是88D数据格式有16个字节的文件头；二是88D数据采用网络字节序。88D基数据格式的判别条件与SAB类似，但有几点不同，具体如下:
(I)与 SAB 的条件 I 类似,把 FileLength 换成(FileLength-16)。(2)与 SAB 的条件 2 类似,把 FileLength 换成(FileLength-16)。(3)消息长度MessageSize经过字节序转换后一定等于288。MessageSize位于 (16 + 2432 N + 13 16 + 2432 N + 14)
字节处，其中N为径向编号取0，1，2，…。(4)体扫描模式代码VCP经过字节序转换后一定等于11或21或31或32。VCP位于
(16 + 2432 N + 73 16 + 2432 N + 74)
字节处。 (5)与SAB的条件5类似，但时间日期需要经过字节序转换，并且位置变为 (16 + 2432 N + 29 16 + 2432 N + 34)
字节处。S⑶雷达基数据格式的判别
(I)文件长度FileLength减去1024后一定是4000的整数倍。
(2)总径向数 RadialCount — 定是 360 的整数倍。RadialCount 由(FileLength-1024)除以4000得到，由于SC和CD雷达扫描每层的径向数固定为360个，所以此条件在SC或⑶基数据恒成立。(3)雷达类型 RadarType —定等于“CINRAD/SC”或“CINRAD/CD”。RadarType 位于(101 120)字节处。如果是SC基数据RadarType等于“CINRAD/SC”，如果是CD基数据RadarType 等于 “CINRAD/CD”。(4)径向库数BinNumber—定等于4000。BinNumber 位于(21 *L + 233 21 *L +234)字节处，其中L为层编号取0，1，3，…。(5)日期时间一定在正确的变化区间。时间日期位于(203 209)和(854 860)字节处，前者是观测开始日期时间，后者是观测结束日期时间，判别方法同SAB条件5。CCl.0雷达基数据格式的判别
CC V1.0基数据由文件头(1024个字节)+固定长度帧数据(3000个字节)组成。根据CC基数据格式V1.0的特点，定义5个判别条件。(I)文件长度FileLength减去1024后一定是3000的整数倍。(2)总径向数 RadialCount — 定是 512 的整数倍。RadialCount 由(FileLength-1024)除以3000得到，CC雷达扫描每层的径向数固定为512根。(3)雷达类型 RadarType—定等于 “CINRADC”。RadarType 位于(IlT7 I36)字节处。(4)雷达波长 WaveLength —定介于 40，000 和 60，000 之间。WaveLength 位于(889 912)字节处。WaveLength的单位为0.1微米，CC雷达为C波段的，波长在5厘米左右，所以它的值应该在在50，000左右。(5)日期时间一定在正确的变化区间。时间日期位于(185 191)和(193 199)字节处，前者是观测开始日期时间，后者是观测结束日期时间，判别方法同SAB条件5。CC2.0基数据格式的判别
VTB基数据格式使用文件头(2060个字节)+可变长度帧数据。根据VTB基数据格式的特点，定义5个判别条件。(I)标志符FileID —定等于“RD”。FileID位于(I 4)字节处。(2)版本号 VersionNo—定等于 2.0。VersionNo 位于(5 8)字节处。(3)文件头长度 FileHeaderLength—定等于 2060 或 2048。FileHeaderLength位于(9 13)字节处。当把文件的标志符、版本号等包括在内的话,FileHeaderLength为2060 ;否则为 2048。(4)扫描类型ScanType—定等于I或10或介于102和132之间。ScanType位于(217)字节处，I表示RHI，10表示PPI，IXX表示体扫，XX代表层数最大为32层。(5)日期时间一定在正确的变化区间。时间日期位于(218 224)和(1365 1371)字节处，前者是观测开始日期时间，后者是观测结束日期时间，判别方法同SAB条件5。
权利要求
1.一种天气雷达基数据格式自动识别方法，其特征在于，包括如下步骤:根据不同格式基数据的特征，选择一组判据，然后采用二进制信息的分析技术自动识别格式的类型。
2.根据权利要求1所述的天气雷达基数据格式自动识别方法，其特征在于，所述选择判据的原则是:首先选择文件长度作为判别条件，其次选择关联变化类参数或不变化类参数，最后选择区间变化类参数。
3.根据权利要求1所述的天气雷达基数据格式自动识别方法，其特征在于，所述选择判据的方法是，为每种类型的数据格式选择5个判别条件，使其满足:如果文件是某一类型的，则一定满足这种类型的所有判别条件；否则至少有一个条件是不满足的。
全文摘要
本发明涉及一种天气雷达基数据格式自动识别方法，属于气象雷达领域。本方法包括如下步骤根据不同格式基数据的特征，选择一组判据，然后采用二进制信息的分析技术自动识别格式的类型。选择判据的原则是首先选择文件长度作为判别条件，其次选择关联变化类或不变化类参数，最后选择区间变化类参数。为每种类型的数据格式选择5个判别条件，使其满足如果文件是某一类型的，则一定满足这种类型的所有判别条件；否则至少有一个条件是不满足的。本发明可以实现多种格式天气雷达基数据的自动兼容，扩展雷达软件的应用范围。为多型号雷达组网、联合反演服务。
文档编号G01S7/02GK103116152SQ20131003668
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者银燕, 楚志刚, 顾松山, 张晶 申请人:南京信息工程大学