一種在雷達(dá)回波中識(shí)別汽車行駛導(dǎo)致的非氣象回波的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在雷達(dá)回波中識(shí)別汽車行駛導(dǎo)致的非氣象回波的方法，特點(diǎn)是該識(shí)別方法包括以下步驟：計(jì)算每個(gè)有效回波點(diǎn)的反射率水平平滑度及高度；將設(shè)定高度范圍內(nèi)的雷達(dá)體掃數(shù)據(jù)平分成多層垂直采樣數(shù)據(jù)層，然后計(jì)算每層垂直采樣數(shù)據(jù)層的反射率平均平滑度；獲取反射率區(qū)間離散水平平滑度頻率分布曲線，并尋求水平動(dòng)態(tài)閾值；計(jì)算每組垂直有效回波點(diǎn)組的反射率垂直遞減率；獲取一條反射率區(qū)間離散垂直遞減率頻率分布曲線，并尋求垂直動(dòng)態(tài)閾值；將雷達(dá)體掃數(shù)據(jù)中的所有有效回波點(diǎn)識(shí)別為氣象回波點(diǎn)和汽車行駛導(dǎo)致的非氣象回波點(diǎn)；優(yōu)點(diǎn)是采用本發(fā)明方法能夠?qū)τ谄囆旭倢?dǎo)致的非氣象回波進(jìn)行較為快速有效地識(shí)別。
【專利說明】一種在雷達(dá)回波中識(shí)別汽車行駛導(dǎo)致的非氣象回波的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非氣象回波的處理技術(shù)，尤其是一種在雷達(dá)回波中識(shí)別汽車行駛導(dǎo)致的非氣象回波的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多普勒天氣雷達(dá)利用云雨目標(biāo)物對(duì)電磁波的后向散射來發(fā)現(xiàn)氣象目標(biāo)物，并測(cè)定氣象目標(biāo)物的空間位置、強(qiáng)弱分布，從而了解降水的生消、演變和移向移速等。但多普勒天氣雷達(dá)同樣能探測(cè)到非氣象目標(biāo)物。當(dāng)非氣象目標(biāo)物被處理進(jìn)雷達(dá)基數(shù)據(jù)時(shí)就會(huì)造成雜波污染，非氣象目標(biāo)物即非氣象回波，包括地物雜波和孤立點(diǎn)及斑點(diǎn)噪聲雜波。地物雜波包括雷達(dá)波束正常傳播時(shí)存在的普通地物雜波NP和雷達(dá)波束的異常傳播導(dǎo)致的瞬變雜波AP，孤立點(diǎn)及斑點(diǎn)噪聲雜波主要由移動(dòng)的物體如船、飛機(jī)、鳥群和昆蟲群等造成。由于導(dǎo)出產(chǎn)品及相應(yīng)的算法都是建立在雷達(dá)基數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，這樣非氣象回波的存在就直接影響了導(dǎo)出產(chǎn)品的可用性，使得在單多普勒雷達(dá)或者雷達(dá)拼圖上面的真實(shí)降水對(duì)應(yīng)的區(qū)域畫面受到干擾，進(jìn)而影響到預(yù)報(bào)員對(duì)降水區(qū)域的分析預(yù)報(bào)能力。同時(shí)這些干擾對(duì)于雨量估計(jì)的準(zhǔn)確性的影響也較大，這些都容易導(dǎo)致最終的臨近預(yù)報(bào)結(jié)果出現(xiàn)偏差。另外，就模式同化而言，模式初始場(chǎng)的好壞對(duì)最后的預(yù)報(bào)結(jié)果也有著非常重要的影響。如果對(duì)進(jìn)入同化的雷達(dá)初始數(shù)據(jù)不進(jìn)行必要的質(zhì)量控制，則有可能把錯(cuò)誤的信息引入到模式預(yù)報(bào)的結(jié)果中。因此無論是在氣象業(yè)務(wù)或者氣象科研中，雷達(dá)質(zhì)量控制都是一項(xiàng)非常重要的基礎(chǔ)性的工作。
[0003]國外在雷達(dá)反射率質(zhì)量控制方面已經(jīng)做了大量的前沿工作。Steiner和Smith(2002)分析了雷達(dá)波束異常傳播產(chǎn)生的條件，在已有的剔除地物雜波的方法之上提出了利用雷達(dá)反射率的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行雷達(dá)質(zhì)量控制的算法。他們認(rèn)為采用雷達(dá)回波的垂直伸展、反射率場(chǎng)的空間變率、反射率的垂直梯度這3個(gè)參數(shù)較為適用。該算法為了使數(shù)據(jù)量保持最小，沒有采用多普勒徑向速度和譜寬資料。Kessinger等(2003)基于Kosko等(1992)提出的模糊邏輯思想，提出了雷達(dá)回波分類技術(shù)(Radar Echo Classifer，縮寫為REC)。REC實(shí)質(zhì)上是一個(gè)專家系統(tǒng)，共有4種分類算法。根據(jù)REC算法的不同，需選取不同特征組合作為輸入。如在進(jìn)行降水檢測(cè)算法時(shí)，選用速度標(biāo)準(zhǔn)方差、譜寬、反射率均值、反射率紋理特征、spin和sign等輸入。Zhang等(2004)采用類似Steiner和Kessinger的方法，在計(jì)算垂直梯度時(shí)，將Steiner算法中的仰角改為高度計(jì)算，而水平變化參數(shù)則使用了Kessiner反射率紋理。以上這些方法都在美國實(shí)際的業(yè)務(wù)中取得了不錯(cuò)的效果。這些算法之所以可以良好運(yùn)行于業(yè)務(wù)模式，除了原本算法設(shè)計(jì)的比較合理以外，最重要的原因在于，設(shè)計(jì)者在實(shí)際的業(yè)務(wù)化過程中，依據(jù)雷達(dá)的不同區(qū)域的非氣象回波的特點(diǎn)都進(jìn)行了大量的本地化的參數(shù)化的統(tǒng)計(jì)工作。
[0004]寧波地區(qū)參考國內(nèi)外的一些相關(guān)研究工作，從2007年開始，通過統(tǒng)計(jì)研究多年的非氣象回波特點(diǎn)于2009年研發(fā)了適合寧波地區(qū)的雷達(dá)反射率質(zhì)量控制方案并投入業(yè)務(wù)使用至今。中國專利號(hào)為200910153740.8的發(fā)明公開的一種雷達(dá)回波中非氣象雜波的處理方法，本發(fā)明中涉及的雷達(dá)反射率質(zhì)量控制算法在最初幾年都取得了較好的效果，但是在最近I~2年，雷達(dá)上出現(xiàn)了新類型的汽車行駛導(dǎo)致的非氣象回波干擾。此類汽車行駛導(dǎo)致的非氣象回波出現(xiàn)的范圍和杭州灣大橋以及嘉興北岸的高速沿線以及大洋山大橋等交通樞紐存在較好的地理位置相似特征，通常出現(xiàn)于高速路線的附近。同時(shí)這些高速沿線的汽車流量較大時(shí)間段內(nèi)，此類非氣象回波出現(xiàn)也較頻繁。從雷達(dá)反射率圖上來看，其通常出現(xiàn)在最低層的仰角層上，其雷達(dá)反射率數(shù)值的范圍存在一定變化；從速度圖來看，其通常對(duì)應(yīng)的速度數(shù)據(jù)存在著一定的數(shù)值(即非零數(shù)值)，這個(gè)和一般的靜止地物雜波的特點(diǎn)是有所差異的。此外，普寬數(shù)值通常是夾雜著很多相對(duì)大些的普寬數(shù)值。所以，此類新的雜波的速度和普寬的特點(diǎn)與一般性的超折射地物雜波的特點(diǎn)還是有所不同，原有的雷達(dá)反射率質(zhì)量控制方法對(duì)此類汽車行駛導(dǎo)致的非氣象回波的識(shí)別效果欠佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種過程快速且效果較好的在雷達(dá)回波中識(shí)別汽車行駛導(dǎo)致的非氣象回波的方法。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種在雷達(dá)回波中識(shí)別汽車行駛導(dǎo)致的非氣象回波的方法，雷達(dá)回波的雷達(dá)體掃數(shù)據(jù)包括雷達(dá)反射率數(shù)值，定義具有雷達(dá)反射率數(shù)值的回波點(diǎn)為有效回波點(diǎn)，該識(shí)別方法包括以下步驟:
[0007]①計(jì)算雷達(dá)體掃數(shù)據(jù)中每層仰角層中的每個(gè)有效回波點(diǎn)的反射率水平平滑度，將雷達(dá)體掃數(shù)據(jù)中第i層仰角層中極坐標(biāo)為(?,?)的有效回波點(diǎn)的反射率水平平滑度記為
【權(quán)利要求】
1.一種在雷達(dá)回波中識(shí)別汽車行駛導(dǎo)致的非氣象回波的方法，雷達(dá)回波的雷達(dá)體掃數(shù)據(jù)包括雷達(dá)反射率數(shù)值，定義具有雷達(dá)反射率數(shù)值的回波點(diǎn)為有效回波點(diǎn)，其特征在于該識(shí)別方法包括以下步驟: ①計(jì)算雷達(dá)體掃數(shù)據(jù)中每層仰角層中的每個(gè)有效回波點(diǎn)的反射率水平平滑度，將雷達(dá)體掃數(shù)據(jù)中第i層仰角層中極坐標(biāo)為(?,?)的有效回波點(diǎn)的反射率水平平滑度記為

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在雷達(dá)回波中識(shí)別汽車行駛導(dǎo)致的非氣象回波的方法，其特征在于所述的雷達(dá)回波的雷達(dá)體掃數(shù)據(jù)由SA多普勒天氣雷達(dá)采用VCP21體掃模式掃描獲得。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種在雷達(dá)回波中識(shí)別汽車行駛導(dǎo)致的非氣象回波的方法，其特征在于所述的步驟①中取I = 9, r = 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種在雷達(dá)回波中識(shí)別汽車行駛導(dǎo)致的非氣象回波的方法，其特征在于所述的步驟②中取P = lkm, R = 6371km。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種在雷達(dá)回波中識(shí)別汽車行駛導(dǎo)致的非氣象回波的方法，其特征在于所述的步驟③中取K = 17, gmax = 460km,設(shè)定的最大垂直采樣高度為17km。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種在雷達(dá)回波中識(shí)別汽車行駛導(dǎo)致的非氣象回波的方法，其特征在于所述的步驟③中取imax = 9。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種在雷達(dá)回波中識(shí)別汽車行駛導(dǎo)致的非氣象回波的方法，其特征在于所述的步驟⑥中每?jī)蓚€(gè)相鄰的所述的水平目標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反射率水平平滑度的值間隔IdBZ20
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種在雷達(dá)回波中識(shí)別汽車行駛導(dǎo)致的非氣象回波的方法，其特征在于所述的步驟⑨中每?jī)蓚€(gè)相鄰的所述的垂直目標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反射率垂直遞減率的值間隔IdBZ0
【文檔編號(hào)】G01S7/41GK104007428SQ201410214965
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】黃旋旋, 姚日升, 涂小萍, 丁燁毅, 徐迪峰, 郭建民, 鄔方平 申請(qǐng)人:寧波市氣象臺(tái)