一种毫米波云雷达大雾能见度反演方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种毫米波云雷达大雾能见度反演方法及系统。
【背景技术】
[0002]能见度(Visibility)是首先为了气象目的而定义的通过人工观测者定量估计的量，气象学中的水平能见度是指水平视场角约为0.5° -5°的地面黑色目标物，在白天无云天空背景条件下，观测者能极勉强辨认(或恰不可辨认）出该目标物的距离。它是标度人眼视程的一个大气物理量，体现了观测者从背景物中辨认出目标物的能力，主要是大气中粒子光散射造成的。在气象学中，能见度是指物体能够被清楚的识别的最大距离。测量能见度一般可用目测法，也可使用大气透射仪或激光能见度自动测量仪等。
[0003]但是，大气透射仪与激光能见度仪测量都为点数据，用小部分点数据代表全局能见度，无法有效全面反映大雾空间分布情况。目测法则会由于不同观察员的测量带来人为误差，且目测法依赖于标识物，受场地限制较大。现阶段还暂时无有效探测大雾全局空间能见度分布的方法。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种毫米波云雷达大雾能见度反演方法及系统，解决了无法有效得到大雾空间能见度分布的问题。本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
[0005]—种毫米波云雷达大雾能见度反演方法，包括以下步骤：
[0006]步骤I:控制毫米波云雷达按预设工作参数和预设扫描模式进行气象目标探测，并产生雷达回波信号；
[0007]步骤2:对所述雷达回波信号进行剔除杂波和回波奇异点以获取大雾回波信号的预处理，并输出预处理后的数据；
[0008]步骤3：将所述预处理后的数据进行保存；
[0009]步骤4:读取保存的所述预处理后的数据，并对所述预处理后的数据进行大雾能见度反演，得到能见度在水平方位的分布情况和能见度在垂直方位的分布情况。
[0010]本发明的有益效果是:可利用毫米波云雷达进行了大雾能见度的反演从而有效得到大雾空间能见度分布;充分利用了毫米波段雷达对弱目标粒子探测能力强的优点，丰富了毫米波测云雷达的数据产品类型。
[0011]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0012]进一步，所述步骤I具体实现为：
[0013]步骤1.1:控制毫米波云雷达按预设俯仰角的sPPI扫描模式进行气象目标探测，并产生第一雷达回波信号；
[0014]步骤I.2:控制毫米波云雷达按预设方位角的RHI扫描模式进行气象目标探测，并产生第二雷达回波信号。
[0015]采用上述进一步方案的有益效果是，通过两种扫描模式循环，将大雾能见度在空间分布情况通过雷达反射回波记录。
[0016]进一步，所述步骤2具体实现为：
[0017]步骤2.1:对所述第一雷达回波信号和所述第二雷达回波信号进行剔除杂波和回波奇异点以获取大雾回波信号的预处理并输出反射率因子数据和线性退极化比数据。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是:利用大雾自身性质，选取了有效判定依据，将大雾回波以及杂波区分出来，得到提纯回波的作用。
[0019]进一步，所述步骤2.1具体实现为：
[0020]步骤2.1.1:设置所述线性退极化比数据的门限值为_40dB，选取低于所述门限值的线性退极化比数据的对应位置上的反射率因子数据，其中，所述对应位置为同一距离库和同一方位角；
[0021 ]步骤2.1.2：根据反射率因子数据范围，设置一个反射率因子数据的预设阈值，以去除所述反射率因子数据中数值不属于大雾回波的点，其中，所述预设阈值最低值不低于-70dBZ，最高值不高于-IOdBZ ；
[0022]步骤2.1.3:使用3X1的滤波窗口按方位角排序，并对反射率因子数据进行平滑滤波，得到相关参数数据。
[0023]采用上述进一步方案的有益效果:针对大雾回波较低与杂波相近的问题，根据雾滴特征，选取特征划分量，剔除地物杂波。同时根据大雾小尺度均匀特点，选取平滑方案，剔除雷达回波奇异点。
[0024]进一步，所述步骤2.1.3具体实现为：
[0025]步骤2.1.3.1:设扫描控制模块进行气象目标探测得到的总观测点数为M，总迭代次数为N ；
[0026]步骤2.1.3.2:从I开始，对于第i点，计算其周围3个观测点的反射率因子数据的均值m;
[0027]步骤2.1.3.3:若其中一个所述观测点与所述均值m的绝对值之差>= 5dBZ，则去除所述第i点，否则保留所述第i点；
[0028]步骤2.1.3.4:计算所述观测点的下一个点，直至计算到M;
[0029]步骤2.1.3.5:进行下一次迭代，直至迭代到次数N。
[0030]采用上述进一步方案的有益效果是利用大雾小尺度内分布均匀特点，得到了剔除雷达奇异点的方法。
[0031 ]进一步，所述步骤4具体实现为：
[0032]步骤4.1:针对所述sPPI扫描模式的反射率因子数据，利用能见度反演公式:Vis=40e—tht369zw^进行能见度反演，计算得出所述sPPI扫描模式数据中的每个方位角和每个距离库的能见度数据，获得能见度在水平方位分布情况；
[0033]步骤4.2:针对所述RHI扫描模式的反射率因子数据，利用能见度反演公式:Vis =^eIO69ZWW进行能见度反演，计算得出所述Rm扫描模式数据中的每个俯仰角和每个距离库的能见度数据，获得能见度在垂直方位分布情况。
[0034]采用上述进一步方案的有益效果是:利用雷达回波数据，进行了大雾能见度反演，获得了大雾能见度数据;利用雷达反射率因子反演能见度的公式，可根据公式获得雷达每处回波处能见度情况。
[0035]本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：
[0036]—种毫米波云雷达大雾能见度反演系统，包括：
[0037]扫描控制模块，用于控制毫米波云雷达按预设工作参数和预设扫描模式进行气象目标探测，并将产生的雷达回波信号传输给信号处理模块；
[0038]信号处理模块，用于对所述雷达回波信号进行剔除杂波和回波奇异点以获取大雾回波信号的预处理，并输出预处理后的数据；
[0039]主控模块，用于将所述信号处理模块输出的所述预处理后的数据进行保存；
[0040]数据反演模块，用于读取保存在所述主控模块中的所述预处理后的数据，并对所述预处理后的数据进行大雾能见度反演，得到能见度在水平方位的分布情况和能见度在垂直方位的分布情况。
[0041]本发明的有益效果是:可利用毫米波云雷达进行了大雾能见度的反演从而有效得到大雾空间能见度分布;充分利用了毫米波段雷达对弱目标粒子探测能力强的优点，丰富了毫米波测云雷达的数据产品类型。
[0042]进一步，所述扫描控制模块包括第一扫描控制单元和第二扫描控制单元；
[0043]所述第一扫描控制单元用于控制毫米波云雷达按预设俯仰角的sPPI扫描模式进行气象目标探测，并将产生的第一雷达回波信号传输给信号处理模块；
[0044]所述第二扫描控制单元用于控制毫米波云雷达按预设方位角的RHI扫描模式进行气象目标探测，并将产生的第二雷达回波信号传输给信号处理模块。
[0045]采用上述进一步方案的有益效果是，通过两种扫描模式循环，将大雾能见度在空间分布情况通过雷达反射回波记录。
[0046]进一步，所述第一扫描控制单元控制毫米波云雷达的水平扫描速度为0.5?I度/秒，所述预设俯仰角最大值不超过5度，最小值不小于O度;所述第二扫描控制单元控制毫米波云雷达垂直扫描速度为I?2度/秒，所述预设方位角为O?90度。
[0047]采用上述进一步方案的有益效果是针对大雾分布位置较低，此俯仰角可有效进行大雾探测。同时针对大雾雷达回波较低特点，选取较小扫描速度，获取更多积累数据。
[0048]进一步，所述信号处理模块对所述第一雷达回波信号和所述第二雷达回波信号进行剔除杂波和回波奇异点以获取大雾回波信号的预处理并输出反射率因子数据和线性退极化比数据；