CN107765227A - 一种双偏振多普勒雷达移动观测车定标装置及检验方法 - Google Patents

一种双偏振多普勒雷达移动观测车定标装置及检验方法 Download PDF

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周北平
周旭辉
樊仲欣
张明旭
许晓珂
何启玄
杨娜
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Abstract

本发明涉及一种双偏振多普勒雷达移动观测车定标装置，包括显示模块、主机模块、反射率采集解析模块、自动站资料采集模块和检验算法处理模块，显示模块位于主机模块的顶部；上述双偏振多普勒雷达移动观测车定标检验装置能够简单方便的确认双偏振多普勒雷达移动观测车是否可以正常使用或需要重新定标，为了全国数字化天气雷达网的快速组网提供有效解决方案，具有效率高、成本低、体积小、操作简单等特点。

Description

一种双偏振多普勒雷达移动观测车定标装置及检验方法
技术领域
本发明涉及雷达探测应用研究领域，具体为一种双偏振多普勒雷达移动观测车定标装置及检验方法。
背景技术
由于天气雷达的数字化改造发展很快,有关数字化天气雷达定标问题,国内各厂家基本上都没有考虑。有些气象雷达根本没有定标功能 ,有的仍按照模拟信号显示雷达的定标方法进行,影响气象数据采集的质量。
对双偏振多普勒雷达移动观测车来说，由于其位置不确定性，需要对其是否可以正常使用或需要重新定标进行检验，现有的检验装置结构复杂、操作繁琐，导致检验效率低下，无法满足全国数字化天气雷达网快速组网要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供的一种双偏振多普勒雷达移动观测车定标装置及检验方法，能够简单方便的确认双偏振多普勒雷达移动观测车是否可以正常使用或需要重新定标，为了全国数字化天气雷达网的快速组网提供有效解决方案，具有效率高、成本低、体积小、操作简单等特点。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种双偏振多普勒雷达移动观测车定标检验装置，包括显示模块和主机模块，所述显示模块位于主机模块的顶部，其特征在于：还包括反射率采集解析模块、自动站资料采集模块和检验算法处理模块；
所述反射率采集模块通过API方式定时主动接入双偏振多普勒雷达移动观测车主机获取雷达原始数据，以提取雷达的基本反射率因子并存储；
所述自动站资料采集模块以2G、3G或4G的方式通过气象局内部网络API接口获取距离移动观测车最近的自动站实时资料并存储；
所述检验算法处理模块首先对时间段t-n到t(n<t)的一定范围的反射率进行Z-I反演，然后与自动站资料采集模块中的资料进行时空配对，将反演结果与该时段的自动站资料进行对比并输出结果。
3、作为本发明进一步改进的，检验方法如下：
（1）计算时间段t-n到t的估测降雨量x与前十分钟内自动站资料平均值的差，公式如下
,
其中，Rt代表“反射率采集模块”中雷达原数据资料t0至tn时间通过Z-I反演得到的估测降雨量；Ai代表i时间的自动站数据平均值,在这里i取值范围t-n到t,即时间段t-n到t(n<t)；
（2）求t0至tn时间内，如近十次以上雷达原数据资料，计算该时间段内估测降雨量与自动站数据的标准差S；
（3）重复步骤（1）和步骤（2）至少十次，计算评价标准差；
（4）根据公式
对估测降雨量x进行估测；x的输出结果为1时，属于正常不需要重新定标；x的输出结果为0时，需要对双偏振多普勒雷达移动观测车重新定标。
作为本发明进一步改进的，所述标准差S的输出结果误差值为0.9倍～1.8倍标准差。
作为本发明进一步改进的，所述显示模块包括LED状态指示灯，该指示灯长闪代表不需要重新设定；所述指示灯短闪代表需要重新设定，所述指示灯常亮代表供电正常，所述指示灯不亮代表供电异常。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明方案的一种双偏振多普勒雷达移动观测车定标装置及检验方法，能够简单方便的确认双偏振多普勒雷达移动观测车是否可以正常使用或需要重新定标，为了全国数字化天气雷达网的快速组网提供有效解决方案，具有效率高、成本低、体积小、操作简单等特点。
附图说明
附图1为本发明一种双偏振多普勒雷达移动观测车定标检验装置的各模块关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
附图1为定标检验装置的各模块关系示意图，根据不同条件，包括不同反演算法产生的0－9层雷达回波图、CTREC风场分析图和外推估测降水分布图等。本发明以外推估测降水分布的方式来检验双偏振多普勒雷达移动观测车是否需要重新定标，以提高移动观测车的部署效率。
一种双偏振多普勒雷达移动观测车定标装置及检验方法，能够简单方便的确认双偏振多普勒雷达移动观测车是否可以正常使用或需要重新定标，为了全国数字化天气雷达网的快速组网提供有效解决方案，具有效率高、成本低、体积小、操作简单等特点。为实现上述目的，反射率采集模块首先接入主机模块获取当前时刻雷达原始数据，从中提取基本反射率因子数据。同时自动站资料采集模块 获取距离移动观测车最近的自动站当前时刻十分钟内的自动站数据，然后传输给反射率采集模块，再由检验算法处理模块确定该自动站所在位置的基本反射率因子数据进行Z-I反演，得到估测值；最后由显示模块按照输出结果进行显示。
上述双偏振多普勒雷达移动观测车按照惯例在郊外采集数据时，在观测车固定后进行定标检验。观测车开启雷达模块，气象数据经雷达模块的主机模块接入本发明的装置后，装置首先自动获取当前时刻12:10的雷达原数据并进行反演。同时通过4G网络获取最近的市级自动站A的12:00-12:10时段的自动站数据。确定市级自动站A的反演估测值后，与自动站数据求差值。依次获取时刻12:16、12:22、12:28、12:34、12:40、12:46、12:52、12:58、13:04、13:10的雷达原数据，重复以上求差操作，得到标准差。然后计算13:16时刻估测降雨量判断该值处于13:10时刻市级自动站A数据值的1.7倍标准差范围之内，输出结果为1。LED灯长闪，属于正常不需要重新定标。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (4)

1.一种双偏振多普勒雷达移动观测车定标装置，包括显示模块和主机模块，所述显示模块位于主机模块的顶部，其特征在于：还包括反射率采集解析模块、自动站资料采集模块和检验算法处理模块；
所述反射率采集模块通过API方式定时主动接入双偏振多普勒雷达移动观测车主机获取雷达原始数据，以提取雷达的基本反射率因子并存储；
所述自动站资料采集模块以2G、3G或4G的方式通过气象局内部网络API接口获取距离移动观测车最近的自动站实时资料并存储；
所述检验算法处理模块首先对时间段t-n到t(n<t)的一定范围的反射率进行Z-I反演，得出估测降雨量x，然后与自动站资料采集模块中的资料进行时空配对，将反演结果与该时段的自动站资料进行对比并输出结果。
2.根据权利要求1所述的双偏振多普勒雷达移动观测车定标装置，其特征在于：所述显示模块包括LED状态指示灯，该指示灯长闪代表不需要重新设定；所述指示灯短闪代表需要重新设定，所述指示灯常亮代表供电正常，所述指示灯不亮代表供电异常。
3.一种双偏振多普勒雷达移动观测车定标检验方法，其特征在于，检验方法如下：
计算时间段t-n到t的估测降雨量x与前十分钟内自动站资料平均值的差，公式如下
,
其中，Rt代表“反射率采集模块”中雷达原数据资料t0至tn时间通过Z-I反演得到的估测降雨量；Ai代表i时间的自动站数据平均值,在这里i取值范围t-n到t,即时间段t-n到t(n<t)；
求t0至tn时间内，如近十次以上雷达原数据资料，计算该时间段内估测降雨量与自动站数据的标准差S；
重复步骤（1）和步骤（2）至少十次，计算评价标准差W`K59`E$UB)%GN~IROL$I@J；
根据公式
对估测降雨量x进行估测；x的输出结果为1时，属于正常不需要重新定标；x的输出结果为0时，需要对双偏振多普勒雷达移动观测车重新定标。
4.根据权利要求3所述的双偏振多普勒雷达移动观测车定标检验方法，其特征在于：所述标准差S的输出结果误差值为0.9倍～1.8倍标准差。
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