CN107153177B - 一种机载气象雷达降雨探测结果的验证方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机载气象雷达降雨探测结果的验证方法，属于机载气象雷达验证技术领域。步骤一、选取需要验证的机载气象雷达探测结果M及对应的飞机经度、纬度、航向、气象雷达量程和扫描范围；步骤二、选择的地面气象雷达站的探测范围能够覆盖机载气象雷达探测范围，并获取地面降雨探测结果N；步骤三、将地面降雨探测结果N进行坐标化，计算像素点的经纬度的分辨率；步骤四、计算机载气象雷达覆盖区域的约束函数；步骤五、依据约束函数得到约束区域，并对约束区域内的像素点进行坐标转换，生成参考图P；步骤六、将参考图P与机载气象雷达降雨探测结果M对比验证；本发明通过定量地选取合适的降雨目标，有效减少了试飞架次降低试飞验证成本。

Description

一种机载气象雷达降雨探测结果的验证方法
技术领域
本发明属于机载气象雷达系统验证技术领域，具体涉及一种机载气象雷达降雨探测结果的验证方法。
背景技术
机载气象雷达系统(WXR)可以探测飞机前方的降水、湍流情况，也可以探测飞机前下方的地形情况，并将所探测目标的轮廓、雷雨区的强度、方位和距离等，以不同的颜色来显示在显示器上。飞行员根据雷达图像信息选择安全的航路，保证飞行的安全性和舒适性。
由于气象的多变性和随机性，机载气象雷达的功能性能验证往往需要多个试飞架次，耗时费力。在以往机载气象雷达的试飞验证中，往往以验证探测距离为主，对降雨强度探测结果不做定量考核，而是根据人为经验来判断机载气象雷达系统探测结果是否准确有效，存在很大的盲目性及较高的误差率。
发明内容
本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提供一种机载气象雷达降雨探测结果的验证方法，利用地面雷达降雨探测结果作为参考，同机载气象雷达降雨探测结果进行对比，从而完成降雨强度探测结果定量的验证，减少以往性能验证中的主观性，提高机载气象雷达系统功能性能验证的可信度。
本发明的技术方案：一种机载气象雷达降雨探测结果的验证方法，依据地面气象雷达降雨探测数据为参照，对机载气象雷达降雨探测的结果进行对比，包括以下步骤：
步骤一、选取需要验证的机载气象雷达探测结果M及所述探测结果M对应的飞机经度Lo、纬度La、航向H、气象雷达量程Range和扫描范围θ1至θ2；
步骤二、依据步骤一选取的飞机经度Lo、纬度La、航向H选择合适的地面气象雷达站，所述地面气象雷达站的探测范围能够覆盖所述机载气象雷达探测范围，所述地面气象雷达站获取地面降雨探测结果N；
步骤三、将地面降雨探测结果N进行坐标化，计算像素点的经度分辨率和纬度分辨率；
步骤四、依据飞机经度Lo、纬度La、航向H，气象雷达量程Range和扫描范围θ1至θ2，计算机载气象雷达覆盖区域的约束函数；
步骤五、依据步骤四中所述约束函数得到约束区域，并对所述约束区域内的像素点进行坐标转换，生成参考图P；
步骤六、所述参考图P与所述机载气象雷达降雨探测结果M对比验证，判断所述参考图P与所述机载气象雷达降雨探测结果M是否一致。
优选的，所述步骤四中，所述约束函数包括：左侧约束函数、右侧约束函数和弧形约束函数；
其中，所述左侧约束函数：
Figure GDA0002633159220000031
所述右侧约束函数：
Figure GDA0002633159220000032
H-为飞机航向，取值0°至360°；
θ1-为左侧扫描角度，θ2-为右侧扫描角度，满足θ1<θ2，且θ1和θ2范围为-90°至90°；
(i，j)-为所述地面气象雷达站获取地面降雨探测结果N上各像素点的坐标；
(x0，y0)-为所述地面气象雷达站获取地面降雨探测结果N上飞机位置的坐标；
(x1，y1)-所述地面气象雷达站获取地面降雨探测结果N上所取某像素点1的坐标；
(x2，y2)-所述地面气象雷达站获取地面降雨探测结果N上所取某像素点2的坐标；
Range-雷达探测距离量程。
优选的，所述步骤五中，依次判断地面降雨探测结果N上的像素点(i，j)是否位于约束区域内，若在，则地面降雨探测结果N上的像素点(i，j)像素点坐标(i，j)转换到参考图P坐标系(u，v)；
其中，
u＝i×cos(H)-j×sin(H)，
v＝i×sin(H)+j×cos(H)。
本发明技术方案的有益技术效果：本发明一种机载气象雷达降雨探测结果的验证方法利用地面雷达降雨探测结果作为参考，同机载气象雷达降雨探测结果进行对比，从而完成降雨强度探测结果定量的验证，大大降低了试飞验证的盲目性，通过定量地选取合适的降雨目标，有效减少了试飞架次，从而大幅降低试飞验证成本。
附图说明
图1为本发明一种机载气象雷达降雨探测结果的验证方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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保护范围的限制。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明，请参阅图1；
步骤一、选择需要验证的机载气象雷达探测结果M，确定需要验证的探测结果M对应的飞机经度Lo,纬度La，航向H，气象雷达量程Range和扫描范围θ1至θ2；
步骤二、根据步骤一确定的飞机经度Lo,纬度La及航向H选择合适的地面气象雷达站，所选择的地面气象雷达站的探测范围能够覆盖机载气象雷达的探测范围，且地面气象雷达获取降雨探测结果N；
步骤三、将地面降雨探测结果N进行坐标化，计算像素点的经度分辨率和纬度分辨率；
1)、在地面气象雷达覆盖范围内选择两个已标定的点，如选择城市A和城市B，读取其坐标A(x1，y1)、B(x2，y2)；
2)、通过互联网查询A、B点的经度、纬度(Lo1，La1)、(Lo2，La2)；
3)、计算地面气象雷达覆盖范围内的经度分辨率
Figure GDA0002633159220000061
纬度分辨率
Figure GDA0002633159220000062
4)、选取地面气象雷达覆盖范围内任选一点(1，1)并计算其对应的经度和纬度：
Lo0＝Lo1-(x1-1)×Δx，
La0＝La1-(y1-1)×Δy；
步骤四、根据飞机经度Lo，纬度La，航向H，气象雷达量程Range和扫描范围θ1～θ2，计算气象雷达覆盖区域约束函数；
1)、确定飞机经度、纬度对应在所选取地面气象雷达覆盖范围上的坐标：
x0＝(Lo-Lo0)×Δx，
y0＝(La-La0)×Δy；
2)、确定左侧约束：
Figure GDA0002633159220000063
上式中k为整数；
3)、确定右侧约束：
Figure GDA0002633159220000064
上式中k为整数；
4)、确定弧形约束：
Figure GDA0002633159220000071
且
Figure GDA0002633159220000072
其中，H-为飞机航向，取值0°至360°；
θ1-为左侧扫描角度，θ2-为右侧扫描角度，满足θ1<θ2，且θ1和θ2范围为-90°至90°；
(i，j)-为所述地面气象雷达站获取地面降雨探测结果N上各像素点的坐标；
(x0，y0)-为所述地面气象雷达站获取地面降雨探测结果N上飞机位置的坐标；
(x1，y1)-所述地面气象雷达站获取地面降雨探测结果N上所取某像素点1的坐标；
(x2，y2)-所述地面气象雷达站获取地面降雨探测结果N上所取某像素点2的坐标；
L-所述地面气象雷达站获取地面降雨探测结果N上所取两个像素点之间的直线距离；
μ-所述地面气象雷达站获取地面降雨探测结果N上所取取两个像素点之间直线距离的像素点值；
Range-雷达探测距离量程。
步骤五、依据步骤四中所述约束函数得到约束区域，并对所述约束区域内的像素点进行坐标转换，生成参考图P；
1)、依次判断所选像素点(i，j)是否位于约束区域内，如果位于约束区域外，则不进行坐标转换，若在将进行下一步坐标转换。
2)、将地面降雨探测结果N上的像素点(i，j)像素点坐标(i，j)转换到参考图P坐标系(u，v)，并将该像素填入参照图P，
其中，u＝i×cos(H)-j×sin(H)，
v＝i×sin（H)+j×cos(H)，
步骤六、生成的参考图P与机载气象雷达降雨探测结果M对比验证，判断参考图P与机载气象雷达降雨探测结果M是否一致。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种机载气象雷达降雨探测结果的验证方法，依据地面气象雷达降雨探测数据为参照，对机载气象雷达降雨探测的结果进行对比，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、选取需要验证的机载气象雷达探测结果M及所述探测结果对应的飞机经度Lo、纬度La、航向H、气象雷达量程Range和扫描范围θ1至θ2；
步骤二、依据步骤一选取的飞机经度Lo、纬度La、航向H选择合适的地面气象雷达站，所述地面气象雷达站的探测范围能够覆盖所述机载气象雷达探测范围，所述地面气象雷达站获取地面降雨探测结果N；
步骤三、将地面降雨探测结果N进行坐标化，计算像素点的经度分辨率和纬度分辨率；
步骤四、依据飞机经度Lo、纬度La、航向H，气象雷达量程Range和扫描范围θ1至θ2，计算机载气象雷达覆盖区域的约束函数；
步骤五、依据步骤四中所述约束函数得到约束区域，并对所述约束区域内的像素点进行坐标转换，生成参考图P；
步骤六、所述参考图P与所述机载气象雷达降雨探测结果M对比验证，判断所述参考图P与所述机载气象雷达降雨探测结果M是否一致；
所述步骤四中，所述约束函数包括：左侧约束函数、右侧约束函数和弧形约束函数；
其中，所述左侧约束函数：
Figure FDA0002633159210000021
所述右侧约束函数：
Figure FDA0002633159210000022
H-为飞机航向，取值0°至360°；
θ1-为左侧扫描角度，θ2-为右侧扫描角度，满足θ1<θ2，且θ1和θ2范围为-90°至90°；
(i，j)-为所述地面气象雷达站获取地面降雨探测结果N上各像素点的坐标；
(x0，y0)-为所述地面气象雷达站获取地面降雨探测结果N上飞机位置的坐标；
(x1，y1)-所述地面气象雷达站获取地面降雨探测结果N上所取某像素点1的坐标；
(x2，y2)-所述地面气象雷达站获取地面降雨探测结果N上所取某像素点2的坐标；
Range-雷达探测距离量程。
2.根据权利要求1所述的机载气象雷达降雨探测结果的验证方法，其特征在于：所述步骤五中，依次判断地面降雨探测结果N上的像素点(i,j)是否位于约束区域内，若在，则地面降雨探测结果N上的像素点(i,j)像素点坐标(i,j)转换到参考图P坐标系(u,v)；
其中，
u＝i×cos(H)-j×sin(H)，
v＝i×sin(H)+j×cos(H)。
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