1.本发明涉及大气科学领域，具体涉及一种阵列天气雷达衰减订正方法。
背景技术：
2.天气雷达发射电磁波，云雨粒子产生散射，天气雷达接收散射回来的电磁波，当路途中有云雨时，发射出的电磁波和散射回来的电磁波都要受到云雨的衰减。针对云雨造成的路途衰减，较为普遍是单雷达路途衰减订正。在单雷达路途衰减订正中，路途衰减率α(z)=azb中的订正系数a,b是通过统计得到的经验系数。因此，对于每一次订正，可能因为天气条件的不同，会存在较大的误差，导致订正后的反射率因子与真实值差异较大。
技术实现要素：
3.本发明目的在于提出一种阵列天气雷达衰减订正方法，以解决背景技术中所述的技术问题。
4.为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：一种阵列天气雷达衰减订正方法，包括如下步骤：步骤一，确定待订正区域并将待订正区域按阵列天气雷达各前端的扫描波束划分为若干条径向订正路径；步骤二，将所有径向订正路径按雷达距离库格点化处理；步骤三，获取所有格点处对应的阵列天气雷达数据；步骤四，按顺序选取某一条径向订正路径作为目标订正路径，并将目标订正路径对应的阵列天气雷达前端记为目标前端；步骤五，根据目标订正路径上各格点处阵列天气雷达数据中包含的前端数量将各格点划分为阵列天气雷达前端扫描重叠区域格点及非重叠区域格点；步骤六，在目标订正路径上按距离远近选定一个阵列天气雷达前端扫描重叠区域格点作为目标订正格点；步骤七，确定目标订正格点包含的前端，并将目标前端以外的前端记为参考前端；步骤八，获取目标订正格点处参考前端对应的径向订正路径并将其记作参考订正路径；步骤九，根据hitschfeld和bordan于1954年提出的降雨廓线理论确定路途衰减率公式，α=azbꢀꢀ
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（1）其中α表示单位距离库路途衰减率，z表示反射率因子，a和b均表示订正系数；步骤十，对公式（1）两边取对数并乘以系数10，得到10lgα=10lga+10*b*lgz，
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（2）令dbα=10lgα，c=10lga，dbz=10lgz，得到dbα=c+b*dbz，
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（3）
步骤十一，任意格点处反射率因子的观测值dbz'均包括该格点处反射率因子的真实值dbz与该格点之前路途上造成的衰减值两部分，dbz'(1,i)= dbz(1,i)dbz'(2,i)= dbz(2,i)+[c+b*dbz(1,i)]dbz'(3,i)= dbz(3,i)+[c+b*dbz(1,i)] +[c+b*dbz(2,i)]
……
dbz'(n,i)= dbz(n,i)+[c+b*dbz(1,i)] +[c+b*dbz(2,i)]+
…
+[c+b*dbz(n-1,i)]，
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（4）其中，n表示目标订正路径或参考订正路径上的格点数，i=1,2,3,i表示阵列天气雷达的前端编号；步骤十二，将目标订正路径和其余两条参考订正路径上的格点数据代入方程组（4）联立求解，将求得的c,b值作为目标订正格点处的衰减订正系数存储，并将求得的目标订正格点及其前序格点的各dbz(n,i)值作为备选值存储；步骤十三，依次对目标订正路径上的所有阵列天气雷达前端扫描重叠区域格点数据进行步骤十一至步骤十二的求解过程；步骤十四，根据目标订正路径所有阵列天气雷达前端扫描重叠区域格点已求得的c,b值求取一组c,b值作为非重叠区域格点衰减订正系数，并对非重叠区域格点进行衰减订正，求取各非重叠区域格点处的dbz(n,i)并作为备选值存储；步骤十五，依次对所有径向订正路径上的各格点数据进行步骤十一至步骤十四的操作；步骤十六，根据待订正区域各格点数据的备选值求取dbz(n,i)的真实值。
[0005]
优选地，所述步骤十四中，从目标订正路径所有阵列天气雷达前端扫描重叠区域格点已求得的c,b值中任选一组c,b值作为非重叠区域格点衰减订正系数。
[0006]
优选地，所述步骤十四中，根据目标订正路径所有阵列天气雷达前端扫描重叠区域格点已求得的c,b值求取一组c,b值作为非重叠区域格点衰减订正系数，在c,b确定的直角坐标系中，所述非重叠区域格点衰减订正系数的对应点到各已求得c,b值的对应点的距离之和最小。
[0007]
优选地，所述步骤十六中，从待订正区域各格点数据的备选值中任选一个备选值作为dbz(n,i)的真实值。
[0008]
优选地，所述步骤十六中，根据待订正区域各格点数据的备选值求取dbz(n,i)的真实值，在dbz(n,i)确定的一维坐标系中，所述真实值的对应点到各备选值的对应点的距离之和最小。
[0009]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明充分发挥阵列天气雷达作为一种分布式相控阵天气雷达、在空间同一点上有多个反射率因子数据的特点，通过建立方程组的方式，直接求算每个点上的反射率因子和订正系数，并将路途衰减线性化为各单位长度格点上路途衰减率的叠加求和，充分考虑到了天气条件不同带来的影响，避免了经验系数引入的误差，提高了反射率因子的求取精度。
附图说明
[0010]
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：图1为本发明阵列天气雷达前端进行波束扫描的示意图；图2为本发明涉及的目标订正路径和参考订正路径的示意图。
具体实施方式
[0011]
在下文中，将参照附图描述本发明的一种阵列天气雷达衰减订正方法的实施例。在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本技术权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
[0012]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0013]
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
[0014]
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下面结合图1-2，对本发明的优选实施例作进一步详细说明：如图1-2所示，本发明优选的一种阵列天气雷达衰减订正方法，包括如下步骤：步骤一，确定待订正区域并将待订正区域按阵列天气雷达各前端的扫描波束划分为若干条径向订正路径；步骤二，将所有径向订正路径按雷达距离库格点化处理；步骤三，获取所有格点处对应的阵列天气雷达数据；步骤四，按顺序选取某一条径向订正路径作为目标订正路径，并将目标订正路径对应的阵列天气雷达前端记为目标前端；步骤五，根据目标订正路径上各格点处阵列天气雷达数据中包含的前端数量将各格点划分为阵列天气雷达前端扫描重叠区域格点及非重叠区域格点；步骤六，在目标订正路径上按距离远近选定一个阵列天气雷达前端扫描重叠区域格点作为目标订正格点；步骤七，确定目标订正格点包含的前端，并将目标前端以外的前端记为参考前端；步骤八，获取目标订正格点处参考前端对应的径向订正路径并将其记作参考订正路径；步骤九，根据hitschfeld和bordan于1954年提出的降雨廓线理论确定路途衰减率公式，α=az
b ，
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（1）
其中α表示单位距离库路途衰减率，z表示反射率因子，a和b均表示订正系数；步骤十，对公式（1）两边取对数并乘以系数10，得到10lgα=10lga+10*b*lgz，
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（2）令dbα=10lgα，c=10lga，dbz=10lgz，得到dbα=c+b*dbz，
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（3）步骤十一，任意格点处反射率因子的观测值dbz'均包括该格点处反射率因子的真实值dbz与该格点之前路途上造成的衰减值两部分，dbz'(1,i)= dbz(1,i)dbz'(2,i)= dbz(2,i)+[c+b*dbz(1,i)]dbz'(3,i)= dbz(3,i)+[c+b*dbz(1,i)] +[c+b*dbz(2,i)]
……
dbz'(n,i)= dbz(n,i)+[c+b*dbz(1,i)] +[c+b*dbz(2,i)]+
…
+[c+b*dbz(n-1,i)]，
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（4）其中，n表示目标订正路径或参考订正路径上的格点数，i=1,2,3,i表示阵列天气雷达的前端编号；步骤十二，将目标订正路径和其余两条参考订正路径上的格点数据代入方程组（4）联立求解，将求得的c,b值作为目标订正格点处的衰减订正系数存储，并将求得的目标订正格点及其前序格点的各dbz(n,i)值作为备选值存储；步骤十三，依次对目标订正路径上的所有阵列天气雷达前端扫描重叠区域格点数据进行步骤十一至步骤十二的求解过程；步骤十四，根据目标订正路径所有阵列天气雷达前端扫描重叠区域格点已求得的c,b值求取一组c,b值作为非重叠区域格点衰减订正系数，并对非重叠区域格点进行衰减订正，求取各非重叠区域格点处的dbz(n,i)并作为备选值存储，所述非重叠区域格点衰减订正系数的求取方式按下述两种方式进行，一，从目标订正路径所有阵列天气雷达前端扫描重叠区域格点已求得的c,b值中任选一组c,b值作为非重叠区域格点衰减订正系数，二，根据目标订正路径所有阵列天气雷达前端扫描重叠区域格点已求得的c,b值求取一组c,b值作为非重叠区域格点衰减订正系数，且在c,b确定的直角坐标系中，所述非重叠区域格点衰减订正系数的对应点到各已求得c,b值的对应点的距离之和最小；步骤十五，依次对所有径向订正路径上的各格点数据进行步骤十一至步骤十四的操作；步骤十六，根据待订正区域各格点数据的备选值求取dbz(n,i)的真实值，所述真实值的求取方式按下述两种方式进行，一，从待订正区域各格点数据的备选值中任选一个备选值作为dbz(n,i)的真实值，二，根据待订正区域各格点数据的备选值求取dbz(n,i)的真实值，在dbz(n,i)确定的一维坐标系中，所述真实值的对应点到各备选值的对应点的距离之和最小。
[0015]
下面以前端1对应的某一目标订正格点为例，进行步骤十至步骤十一的详细说明，如图2所示，阵列天气雷达三个前端按三角形布设，共同探测一块降水云体，某一时刻三个前端波束在dbz(n1,1)相交，即，dbz(n1,1)= dbz(n2,2)
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（5）
dbz(n1,1)= dbz(n3,3)
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（6）此时前端1目标订正路径上各距离库格点测得的反射率因子dbz'(i,1)可表示为，dbz'(1,1)= dbz(1,1)dbz'(2,1)= dbz(2,1)+[c+b*dbz(1,1)]dbz'(3,1)= dbz(3,1)+[c+b*dbz(1,1)] +[c+b*dbz(2,1)]
……
dbz'(n1,1)= dbz(n1,1)+[c+b*dbz(1,1)] +[c+b*dbz(2,1)]+
…
+[c+b*dbz(n
1-1,1)]， （7）前端2目标订正路径上各距离库格点测得的反射率因子dbz'(i,2)可表示为，dbz'(1,2)= dbz(1,2)dbz'(2,2)= dbz(2,2)+[c+b*dbz(1,2)]dbz'(3,2)= dbz(3,2)+[c+b*dbz(1,2)] +[c+b*dbz(2,2)]
……
dbz'(n2,2)= dbz(n1,2)+[c+b*dbz(1,2)] +[c+b*dbz(2,2)]+
…
+[c+b*dbz(n
2-1,2)]， （8）前端3目标订正路径上各距离库格点测得的反射率因子dbz'(i,3)可表示为，dbz'(1,3)= dbz(1,3)dbz'(2,3)= dbz(2,3)+[c+b*dbz(1,3)]dbz'(3,3)= dbz(3,3)+[c+b*dbz(1,3)] +[c+b*dbz(2,3)]
……
dbz'(n3,3)= dbz(n3,3)+[c+b*dbz(1,3)] +[c+b*dbz(2,3)]+
…
+[c+b*dbz(n
3-1,3)]， （9）方程组（5）和方程组（6）联立求解时，共有n1+n2+n3+2个方程，以及c,b,dbz(n,1),n=1-n1，dbz(n,2),n=1-n2和dbz(n,3),n=1-n3共计n1+n2+n3+2=n1+n2+n3+2个未知数，此时，未知数个数等于方程个数，求解可得dbz(1,1)，dbz(2,1)，dbz(3,1)
……
dbz(n1,1)，dbz(1,2)，dbz(2,2)，dbz(3,2)
……
dbz(n2,2)和dbz(1,3)，dbz(2,3)，dbz(3,3)
……
dbz(n3,3)以及对应的c,b值。
[0016]
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。