CN110297246B - 一种组网x波段天气雷达协同自适应控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种组网X波段天气雷达协同自适应控制方法及系统，所述方法包括：分别获取S波段天气雷达和C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图；对所述S波段天气雷达和所述C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图进行组网融合，得到与每一层等高面一一对应的组网反射率强度图；识别体扫融合强度图中的目标扫描区域；所述体扫融合强度图为每一层等高面一一对应的组网反射率强度图的集合；控制工作区域与所述目标扫描区域对应的组网X波段天气雷达对所述目标扫描区域进行自适应扫描。上述方案能够提高组网X波段天气雷达对强天气过程进行快速追踪预警的效率。

Description

一种组网X波段天气雷达协同自适应控制方法及系统
技术领域
本发明涉及气象领域，尤其涉及一种组网X波段天气雷达协同自适应控制方法及系统。
背景技术
每年汛期是强对流灾害性天气频发的季节，强对流天气对流旺盛、破坏力强，但是由于水平尺度小，生命周期短，导致对强对流天气进行预报、预警的难度较大。X波段天气雷达分辨率高，探测范围小以及扫描速度快，恰好能够较好的实现对强对流天气过程的快速捕捉。
目前，在使用X波段天气雷达进行扫描时，其使用方法基本与使用S波段天气雷达类似，无法对局部短时强天气过程快速追踪预警，从而大大降低了X波段天气雷达的使用功效。
现有技术中，为提高X波段天气雷达的探测功效，可以根据组网X波段天气雷达生成的反射率数据对组网X波段天气雷达进行自适应控制。
然而，上述方案中的X波段天气雷达衰减较为严重，以及在跟踪扫描的过程中经常会遗漏一些强天气过程等，因此其作为大范围的监测扫描不太合适。
发明内容
本发明实施例解决的是X波段天气雷达组网对强天气过程进行快速追踪预警效率低下的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种组网X波段天气雷达协同自适应控制方法，包括：分别获取S波段天气雷达和C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图；对所述S波段天气雷达和所述C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图进行组网融合，得到与每一层等高面一一对应的组网反射率强度图；识别体扫融合强度图中的目标扫描区域；所述体扫融合强度图为每一层等高面一一对应的组网反射率强度图的集合；控制工作区域与所述目标扫描区域对应的组网X波段天气雷达对所述目标扫描区域进行自适应扫描。
可选的，所述对所述S波段天气雷达和所述C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图进行组网融合，得到与每一层等高面一一对应的组网反射率强度图，包括：分别获取在第i层等高面上各S波段天气雷达的反射率强度图与各C波段天气雷达的反射率强度图；计算所述第i层等高面上，各S波段天气雷达的第j个区域对应的反射率强度、各C波段天气雷达的第j个格点对应的反射率强度，并从中选取最大值对应的反射率强度作为所述第i层等高面上第j个格点对应的反射率强度；1≤i≤N，1≤j≤M，N为等高面的总层数，M为第k个雷达在第i层等高面上的反射率强度图对应的格点总数；获取所述第i层等高面上所有格点对应的反射率强度，生成第i层等高面对应的组网反射率强度图。
可选的，采用如下计算公式计算第k个雷达的反射率强度图中第j个格点对应的反射率强度：
Figure BDA0002132080050000021
其中，所述第k个雷达的反射率强度图中第j个格点为A点，ηA(r,a,β)为A点对应的反射率强度，A(r,a,β)为A点在雷达球坐标系中的坐标，B(r,a,β1)为B点在雷达球坐标系中的坐标，E(r,a,β2)为E点在雷达球坐标系中的坐标，r为斜距，a为方位角，β1为O点与B点之间的仰角，β2为O点与E点之间的仰角；在垂直方向上，B点位于A点上方，E点位于A点下方；Wβ1为B点对A点的影响因子，Wβ2为E点对A点的影响因子，Wβ1＝(β2-β)/(β2-β1)，Wβ2＝(β-β1)/(β2-β1)，O点为所述第k个雷达的水平位置，所述第k个雷达为所述S波段天气雷达与所述C波段天气雷达中的一个。
可选的，所述识别体扫融合强度图中的目标扫描区域，包括：使用多个不同等级的等反射率阈值对每一层等高面的组网反射率强度图进行搜索，确定每一层等高面对应的目标等反射率区域；对相邻等高面对应的目标等反射率区域进行关联，获取目标组网风暴单体；所述目标组网风暴单体所在区域为所述目标扫描区域。
可选的，所述对相邻等高面对应的目标等反射率区域进行关联，获取目标组网风暴单体，包括：获取每一层等高面对应的目标等反射率区域的质心；获取水平方向上，每一层等高面对应的目标等反射率区域的质心与相邻等高面对应的目标等反射率区域的质心的距离；根据水平方向上相邻等高面对应的目标等反射率区域的质心之间的距离，对相邻等高面对应的目标等反射率区域进行关联；当P层等高面之间存在相互关联的目标等反射率区域时，确定关联的目标等反射率区域为所述目标组网风暴单体；3≤P≤N。
可选的，所述根据水平方向上相邻等高面对应的目标等反射率区域的质心之间的距离，对相邻等高面对应的目标等反射率区域进行关联，包括：当水平方向上，第m层等高面的第x个目标等反射率区域的质心与第m+1层等高面的第y个目标等反射率区域的质心小于预设第一距离时，确定所述第m层等高面的第x个目标等反射率区域与所述第m+1层等高面的第y个目标等反射率区域关联。
可选的，所述控制工作扫描区域处于所述目标扫描区域内的组网X波段天气雷达，对所述目标扫描区域进行扫描，包括：判断在所述组网X波段天气雷达有效扫描范围内是否存在加权值大于第二阈值的组网风暴单体；当存在加权值大于所述第二阈值的组网风暴单体时，获取所述加权值大于所述第二阈值的组网风暴单体的扫描方位角，所述扫描方位角为所述加权值大于所述第二阈值的组网风暴单体的起始方位与结束方位的夹角；当所述扫描方位角大于第一角度域值时，控制所述X波段天气雷达进行全扫描；当所述扫描方位角小于所述第一角度域值时，控制所述X波段天气雷达进行扇形扫描；当存在加权值处于第一阈值与第二阈值之间的组网风暴单体时，控制所述X波段天气雷达进行全扫描；当不存在加权值大于所述第一阈值的组网风暴单体时，控制所述X波段天气雷达进行晴空扫描。
可选的，所述加权值由组网风暴单体的液态含水量、总面积、最大反射率强度、平均反射率强度、面积变化量、平均强度变化量、最大强度变化量、Zdr均值、Kdp均值确定。
本发明实施例还提供了一种组网X波段天气雷达系统控制装置，包括：获取单元，用于分别获取S波段天气雷达和C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图；组网融合单元，用于对所述S波段天气雷达和所述C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图进行组网融合，得到与每一层等高面一一对应的组网反射率强度图；识别单元，用于组网融合图像中的目标扫描区域；所述体扫融合强度图为每一层等高面一一对应的组网反射率强度图的集合；控制单元，用于控制工作区域与所述目标扫描区域对应的组网X波段天气雷达对所述目标扫描区域进行自适应扫描。
可选的，所述组网融合单元，用于分别获取在第i层等高面上各S波段天气雷达的反射率强度图与各C波段天气雷达的反射率强度图；计算所述第i层等高面上，各S波段天气雷达的第j个区域对应的反射率强度、各C波段天气雷达的第j个格点对应的反射率强度，并从中选取最大值对应的反射率强度作为所述第i层等高面上第j个格点对应的反射率强度；1≤i≤N，1≤j≤M，N为等高面的总层数，M为第k个雷达在第i层等高面上的反射率强度图对应的格点的总数；获取所述第i层等高面上所有格点对应的反射率强度，生成第i层等高面对应的组网反射率强度图。
可选的，所述组网融合单元，用于采用如下计算公式计算k个雷达的反射率强度图中第j个格点对应的反射率强度：
Figure BDA0002132080050000041
其中，所述第k个雷达的反射率强度图中第j个格点为A点，ηA(r,a,β)为A点对应的反射率强度，A(r,a,β)为A点在雷达球坐标系中的坐标，B(r,a,β1)为B点在雷达球坐标系中的坐标，E(r,a,β2)为E点在雷达球坐标系中的坐标，r为斜距，a为方位角，β1为O点与B点之间的仰角，β2为O点与E点之间的仰角；在垂直方向上，B点位于A点上方，E点位于A点下方；Wβ1为B点对A点的影响因子，Wβ2为E点对A点的影响因子，Wβ1＝(β2-β)/(β2-β1)，Wβ2＝(β-β1)/(β2-β1)，O点为所述第k个雷达的水平位置，所述第k个雷达为所述S波段天气雷达与所述C波段天气雷达中的一个。
可选的，所述识别单元，用于使用多个不同等级的等反射率阈值对每一层等高面的组网反射率强度图进行搜索，确定每一层等高面对应的目标等反射率区域；对相邻等高面对应的目标等反射率区域进行关联，获取目标组网风暴单体；根据与所有目标组网风暴单体对应的历史关联数据，确定目标组网风暴单体；所述目标组网风暴单体所在区域为所述目标扫描区域。
可选的，所述识别单元，用于获取每一层等高面对应的目标等反射率区域的质心；获取水平方向上，每一层等高面对应的目标等反射率区域的质心与相邻等高面对应的目标等反射率区域的质心的距离；根据水平方向上相邻等高面对应的目标等反射率区域的质心之间的距离，对相邻等高面对应的目标等反射率区域进行关联；当P层等高面之间存在相互关联的目标等反射率区域时，确定关联的目标等反射率区域为所述目标组网风暴单体；3≤P≤N。
可选的，所述识别单元，用于当水平方向上，第m层等高面的第x个目标等反射率区域的质心与第m+1层等高面的第y个目标等反射率区域的质心小于预设第一距离时，确定所述第m层等高面的第x个目标等反射率区域与所述第m+1层等高面的第y个目标等反射率区域关联。
可选的，所述控制单元，用于判断在所述组网X波段天气雷达有效扫描范围内是否存在加权值大于第二阈值的组网风暴单体；当存在加权值大于所述第二阈值的组网风暴单体时，获取所述加权值大于所述第二阈值的组网风暴单体的扫描方位角，所述扫描方位角为所述加权值大于所述第二阈值的组网风暴单体的起始方位与结束方位的夹角；当所述扫描方位角大于第一角度域值时，控制所述X波段天气雷达进行全扫描；当所述扫描方位角小于所述第一角度域值时，控制所述X波段天气雷达进行扇形扫描；当存在加权值处于第一阈值与第二阈值之间的组网风暴单体时，控制所述X波段天气雷达进行全扫描；当不存在加权值大于所述第一阈值的组网风暴单体时，控制所述X波段天气雷达进行晴空扫描。
可选的，所述加权值由组网风暴单体的液态含水量、总面积、最大反射率强度、平均反射率强度、面积变化量、平均强度变化量、最大强度变化量、Zdr均值、Kdp均值确定。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
对S波段天气雷达和C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图进行组网融合，得到每一层等高面对应的组网反射率强度图，进而得到体扫融合强度图像。从体扫融合强度图像中，识别出目标扫描区域，根据目标扫描区域，控制相应的组网X波段天气雷达进行自适应扫描，生成的扫描任务更加精确有效，能够更好地实现对强对流天气过程的快速跟踪预警。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种组网X波段天气雷达协同自适应控制方法的流程图；
图2是本发明实施例中的一种等高面示意图；
图3是本发明实施例中的一种组网X波段天气雷达协同自适应控制系统的结构示意图。
具体实施方式
现有技术中，为提高X波段天气雷达的探测功效，可以采用如下方案：
1、根据组网X波段天气雷达生成的反射率数据对组网X波段天气雷达进行自适应控制。
上述方案属于采用X波段天气雷达自身的反射率数据进行融合组网，并进行相应的自适应控制，其弊端有三点：第一，X波段天气雷达对强天气过程的衰减较为严重，对强天气过程的识别存在误差；第二，自适应的控制方法很有可能在进行局部区域扫描的时候漏掉在扫描区域范围内其他的强风暴区域，第三，X波段雷达相对于其他波段天气雷达的探测范围相对较小，要实现一个较大区域的预警监控并不是X波段雷达的强项。
在本发明实施例中，根据S波段天气雷达和C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图进行组网融合，得到每一层等高面对应的组网反射率强度图，进而得到体扫融合强度图。从体扫融合强度图中，识别出目标扫描区域，根据目标扫描区域，控制组网X波段天气雷达进行自适应扫描，生成的扫描任务更加精确有效，能够更好地实现对强对流天气过程的快速跟踪预警。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本发明实施例提供了一种组网X波段天气雷达协同自适应控制方法，参照图1，以下通过具体步骤进行详细说明。
步骤S101，分别获取S波段天气雷达和C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图。
在具体实施中，可以分别通过S波段天气雷达和C波段天气雷达进行数据采集，以获取S波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图以及C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图。
在实际应用中，可以采用S波段的新一代天气雷达(CINRAD)采集得到S波段天气雷达的基数据，进而根据S波段天气雷达的基数据得到S波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图。相应地，可以采用C波段的新一代天气雷达(CINRAD)采集C波段天气雷达的基数据，进而根据C波段天气雷达的基数据得到C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图。
在具体实施中，S波段天气雷达的个数可以为一个或者多个，C波段天气雷达的个数也可以为一个或多个。
步骤S102，对所述S波段天气雷达和所述C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度进行组网融合，得到与每一层等高面一一对应的组网反射率强度图。
在本发明实施例中，生成S波段天气雷达对应的不同等高面的组网反射率强度图的原理及过程，可以与生成C波段天气雷达对应的不同等高面的组网反射率强度图的原理及过程相同。下面以生成第k个雷达在第i层等高面上的组网反射率强度图像为例进行说明，第k个雷达为S波段天气雷达与C波段天气雷达中的任一个。
设定第i层等高面与第k个雷达所处的水平面的垂直高度为h，第k个雷达的位置处于O点，如图2所示。A点为第i层等高面上的第j个格点，本发明实施例中所述的格点为一个预设大小的区域，例如一个格点为1km×1km的区域。
A点在水平面上的投影为F，F与O点的距离为s，∠AOF＝β，因此A点的仰角为：
β＝arcsin(h/s)； (1)
获取雷达波束经过A点下方的波束仰角为β1，经过A点上方的波束仰角为β2，其中∠BOF＝β1，∠EOF＝β2。在实际应用中，雷达可以定期在固定的仰角进行扫描，β1与β2均为雷达固定的仰角。
当A点上方有雷达波束经过，且A点下方也有雷达波束经过时，设定A点在雷达球坐标系中的坐标为A(r,a,β)。在垂直方向上，A点处于B点和E点之间，且B点位于A点上方，E点位于A点下方，B点在雷达球坐标系中的坐标为B(r,a,β1)，E点在雷达球坐标系中的坐标为E(r,a,β2)。r为斜距，a为方位角，β1为O点与B点之间的仰角，β2为O点与E点之间的仰角。
通过β1与β2的线性权重，可以计算A点的反射率强度。设定Wβ1为B点对A点的影响因子，Wβ2为E点对A点的影响因子，Wβ1＝(β2-β)/(β2-β1)，Wβ2＝(β-β1)/(β2-β1)，则可以采用下式计算得到A点的反射率强度：
Figure BDA0002132080050000081
采用上式(2)，即可计算得到A点的反射率强度ηA(r,a,β)。采用同样的方法，可以计算得到第k个雷达在第i层等高面上的所有格点的反射率强度，进而计算得到第k个雷达在所有等高面上的所有格点的反射率强度、所有的S波段天气雷达以及C波段天气雷达在所有等高面上的所有格点的反射率强度。
在本发明实施例中，在分别计算得到各S波段天气雷达、各C波段天气雷达在第i层等高面上的第j个格点的反射率强度之后，从中选取反射率强度最大值对应的反射率强度，作为第i层等高面上第j个格点的组网反射率强度图；其中，1≤i≤N，1≤j≤M，N为等高面的总数，M为第k个雷达在第i层等高面上的反射率强度图对应的格点总数。
例如，S波段天气雷达的个数为2，依次为S波段天气雷达1和S波段天气雷达2。C波段天气雷达的个数为2，依次为C波段天气雷达1和C波段天气雷达2。在第1层等高面的第1个格点，S波段天气雷达1在该层等高面的反射率强度图中对应的反射率强度最大，则将S波段天气雷达1的在第1层等高面的第1个格点对应的反射率强度，作为：第1层组网反射率强度图中第1个格点对应的反射率强度。
需要说明的是，上述举例仅为示意性说明，并不对实际部署的S波段天气雷达的个数与C波段天气雷达的个数构成限制。
当A点上方没有雷达波束经过时，A点无雷达回波。当A点下方没有雷达波束经过时，A点的雷达回波可以由波束仰角为β1对应的回波确定。
步骤S103，识别体扫融合强度图中的重点目标扫描区域。
在具体实施中，步骤S102中可以得到与每一层等高面一一对应的组网反射率强度图，所有等高面对应的组网反射率强度图的集合为体扫融合强度图。
换而言之，体扫融合强度图包括N层等高面对应的组网反射率强度图，N为等高面的总层数。
在具体实施中，在得到体扫融合强度图后，可以对体扫融合强度图进行等反射率封闭区域搜索。在对体扫融合强度图进行等反射率封闭区域搜索时，实质上是对每一层等高面对应的组网反射率强度图进行等反射率封闭区域搜索。
在本发明实施例中，可以采用多个不同等级的等反射率阈值对每一层等高面对应的组网反射率强度图进行搜索，确定每一层等高面对应的组网反射率强度图中的目标等反射率区域。根据确定的每一层等高面对应的目标等反射率区域，计算得到每一层等高面对应的目标等反射率区域的质心。
在本发明实施例中，可以选择5个等反射率阈值，分别为30dBZ、35dBZ、40dBZ、45dBZ以及50dBZ。首先采用30dBZ的等反射率阈值进行搜索，寻找在每一层等高面对应的组网反射率强度图中大于30dBZ强度的等反射率风暴分量区域；然后采用35dBZ的等反射率阈值对大于30dBZ强度的等反射率风暴分量区域进行搜索，得到大于35dBZ强度的等反射率风暴分量区域；采用40dBZ的等反射率阈值，对大于35dBZ强度的等反射率风暴分量区域进行搜索，得到大于40dBZ强度的等反射率风暴分量区域；采用45dBZ的等反射率阈值，对大于40dBZ强度的等反射率风暴分量区域进行搜索，得到大于45dBZ强度的等反射率风暴分量区域；采用50dBZ的等反射率阈值，对大于45dBZ强度的等反射率风暴分量区域进行搜索，得到大于50dBZ强度的等反射率风暴分量区域。
也就是说，先采用30dBZ的等反射率阈值进行搜索，在得到大于30dBZ强度的等反射率风暴分量区域后，对所得到的大于30dBZ强度的等反射率风暴分量区域，采用35dBZ的等反射率阈值进行搜索，以此类推，得到大于50dBZ强度的等反射率风暴分量区域。
在本发明实施例中，可以预先设定等反射率风暴分量区域的面积阈值。当某一等反射率阈值对应的等反射率风暴分量区域的面积小于预设的面积阈值时，则该等反射率阈值对应的等反射率风暴分量区域为无效区域。
例如，预设的面积阈值为10km×10km，若50dBZ的等反射率阈值对应的等反射率风暴分量区域的面积为5km×5km时，则丢弃50dBZ的等反射率阈值对应的等反射率风暴分量区域。
采用上述搜索过程，可以确定每一层等高面对应的目标等反射率区域。在本发明实施例中，对于每一层等高面，得到的目标等反射率区域的个数可以为多个，且不同的目标等反射率区域对应的反射率阈值也可以不同，如果出现较低的等反射率目标区域包含较高的等反射率目标区域，则使用较高的等反射目标区域进行后续的计算及关联操作。
在具体实施中，在得到每一层等高面对应的目标等反射率区域后，可以对相邻等高面对应的目标等反射率区域进行关联，获取目标组网风暴单体。
在本发明实施例中，在对相邻等高面对应的目标等反射率区域进行关联时，可以先获取每一层等高面对应的目标等反射率区域的质心。由于每一层等高面对应的目标等反射率区域的个数可以为多个，每一个目标等反射率区域对应一个质心，因此，获取到的每一层等高面对应的目标等反射率区域的质心可以为多个。
在本发明实施例中，可以根据目标等反射率区域相对于相应等高面的组网反射率强度图中心的X轴坐标和Y轴坐标，计算目标等反射率区域的X轴坐标均值及Y轴坐标均值，将X轴坐标均值作为质心的X轴坐标，将Y轴坐标均值作为质心的Y轴坐标。
在得到每一层等高面目标等反射率区域对应的质心之后，可以获取水平方向上，每一层等高面对应的目标等反射率区域的质心与相邻层等高面对应的目标等反射率区域的质心的距离。根据水平方向上相邻层等高面对应的目标等反射率区域的质心之间的距离，对相邻层等高面对应的目标等反射率区域进行关联。
在具体实施中，在对相邻层等高面对应的目标等反射率区域进行关联时，可以获取相邻层等高面的目标等反射率区域质心之间的距离。当相邻层等高面的目标等反射率区域的质心之间的距离小于预设第一距离时，表明相邻层等高面的目标等反射率区域为可能的关联区域。若在第一距离内，对于某一层等高面的某一个目标等反射率区域，存在多个可能的关联区域时，选择这些可能的关联区域中液态含水量最大的风暴分量作为最终的关联区域。
需要说明的是，本发明实施例中所述的将目标等反射率区域进行关联，是指将相邻层等高面的目标等反射率区域进行关联，也即关联的目标等反射率区域属于不同层等高面。
在本发明实施例中，当水平方向上，第m层等高面的第x个目标等反射率区域的质心与第m+1层等高面的第y个目标等反射率区域的质心小于预设第一距离时，确定第m层等高面的第x个目标等反射率区域与第m+1层等高面的第y个目标等反射率区域关联。
例如，第一层等高面与第二层等高面相邻。对于第一层等高面，其对应的目标等反射率区域分别为a1和a2，a1对应的质心为a1’，a2对应的质心为a2’；对于第二层等高面，其对应的目标等反射率区域分别为b1和b2，b1对应的质心为b1’，b2对应的质心为b2’。在水平方向上，a1’和b1’之间的距离小于第一距离，则将a1与b1关联。
又如，第一层等高面与第二层等高面相邻。对于第一层等高面，其对应的目标等反射率区域分别为a1和a2，a1对应的质心为a1’，a2对应的质心为a2’；对于第二层等高面，其对应的目标等反射率区域分别为b1和b2，b1对应的质心为b1’，b2对应的质心为b2’。在水平方向上，a1’和b1’之间的距离小于第一距离，a1’与b2’之间的距离也小于第一距离，且b1的液态含水量大于b2的液态含水量，则将a1’与b1’关联。
在具体应用中，可以根据实际的应用场景设置第一距离。在本发明实施例中，第一距离可以为5km，也可以为8km或者10km。
在具体实施中，当P层等高面之间存在相互关联的目标等反射率区域时，可以确定关联的目标等反射率区域为目标组网风暴单体，3≤P≤N。若仅有两层等高面之间存在相互关联的目标等反射率区域，则将关联的目标等反射率区域作为组网孤立强反射率区域。
例如，P＝3，3层等高面依次为第一层等高面、第二层等高面和第三层等高面，第一层等高面为最低层等高面，第二层等高面为与第一层等高面相邻，第三层等高面与第二层等高面相邻。第一层等高面的目标等反射率区域a1与第二层等高面的目标等反射率区域b1关联，且第二层等高面的目标等反射率区域b1与第三层等高面的目标等反射率区域c1关联，则得到的目标组网风暴单体为：第一层等高面的目标等反射率区域a1、第二层等高面的目标等反射率区域b1与第三层等高面的目标等反射率区域c1。
在具体实施中，可能会出现相邻层等高面两两之间相互关联的目标等反射率区域不存在交集的情况。在本发明实施例中，只要存在P层等高面之间存在相互关联的目标等反射率区域，即可确定关联的目标等反射率区域为目标组网风暴单体。
例如，P＝3，3层等高面依次为第一层等高面、第二层等高面和第四层等高面。第一层等高面的目标等反射率区域a1与第二层等高面的目标等反射率区域b1关联，且第二层等高面的目标等反射率区域b1与第三层等高面的目标等反射率区域c1不关联，但是与第四层等高面的目标等反射率区域d1关联，因此，则得到的目标组网风暴单体为：第一层等高面的目标等反射率区域a1、第二层等高面的目标等反射率区域b1与第四层等高面的目标等反射率区域d1。
在具体实施中，P的值可以根据实际的应用场景进行设定。在本发明一实施例中，P的取值为3。在本发明另一实施例中，P的取值为4。
在具体实施中，在得到目标组网风暴单体后，目标组网风暴单体所在的区域即为重点目标扫描区域。
在具体实施中，可以获取目标组网风暴单体对应的历史数据进行关联，根据目标组网风暴单体对应的历史数据，可以估算出当前体扫内目标组网风暴单体的理论位置。
当检测到目标组网风暴单体在当前体扫内的实际位置与理论位置之间的距离小于预设第二距离时，即可判定目标组网风暴单体在此之前已经形成。因此，可以根据目标组网风暴单体在当前体扫的面积、平均强度以及最大强度，以及目标组网风暴单体在上一体扫的面积、平均强度以及最大强度，计算目标组网风暴单体对应的面积变化量、平均强度变化量以及最大强度变化量等。
在具体实施中，可以根据目标组网风暴单体的历史数据，采用线性最小二乘法计算目标组网风暴单体的运动方向和运动速度。在本发明实施例中，可以根据前Z个体扫获取到的目标组网风暴单体的位置和时间，进而拟合出目标组网风暴单体在X轴方向和Y轴方向上的速度分量。在得到目标组网风暴单体在X轴方向和Y轴方向上的速度分量之后，即可估算在当前体扫的理论位置。
在具体实施中，Z的取值可以根据实际的应用场景设定。在本发明实施例中，Z的取值可以为10，也可以为8或12，还可以为其他值。
在本发明实施例中，对于目标组网风暴单体a，可以根据其在前10个体扫获取到的位置和时间，拟合出其在X轴方向和Y轴方向上的速度分量，进而估算得到在当前体扫中a的理论位置。
在本发明实施例中，可以采用如下公式计算目标组网风暴单体在X轴方向和Y轴方向上的速度分量：
Figure BDA0002132080050000131
Figure BDA0002132080050000132
其中，XCi为目标组网风暴单体在第i个体扫在X轴的位置，YCi为目标组网风暴单体在第i个体扫在Y轴的位置，XCavg为目标组网风暴单体在前Z个体扫的X轴位置的均值，YCavg为目标组网风暴单体在前Z个体扫的Y轴位置的均值，TSi为目标组网风暴单体在第i次体扫中的时间，TSavg为目标组网风暴单体在前Z个体扫中的平均时间。
在得到目标组网风暴单体在X轴方向和Y轴方向上的速度分量后，即可采用如下公式计算当前体扫内目标组网风暴单体的理论位置：
Figure BDA0002132080050000141
DS＝arctan(Xspeed/Yspeed)；
其中，SS为当前体扫内目标组网风暴单体的运动速度，DS为当前体扫内目标组网风暴单体的运动方向。
在具体实施中，在确定了目标组网风暴单体后，可以计算目标组网风暴单体的总液态水含量、总面积、最大反射率、平均反射率、Zdr均值、Kdp均值。
在本发明实施例中，目标组网风暴单体的总面积为组网风暴单体所包括的P层等高面上关联的目标等反射率区域的面积总和；假设目标等反射率区域包括A个距离库，则最大反射率为：P层等高面上关联的目标等反射率区域内，A个距离库中反射率的最大值；平均反射率为：P层等高面上关联的目标等反射率区域内，A个距离库中反射率的均值。目标组网风暴单体的总液态水含量的计算可以参照现有的计算过程及原理。
在具体实施中，在得到目标组网风暴单体后，可以对目标组网风暴单体进行综合评分，得到其对应的加权值。
在本发明实施例中，可以采用液态含水量、总面积、最大反射率强度、平均反射率强度、面积变化量、平均强度变化量、最大强度变化量、Zdr均值、Kdp均值等计算目标组网风暴单体的加权值。
具体的，在本发明实施例中，目标组网风暴单体的加权值可以采用下式计算得到：A1×液态含水量+A2×总面积+A3×最大反射率强度+A4×平均反射率强度+A5×面积变化量+A6平均强度变化量+A7×最大强度变化量+A8×Zdr均值+A9×Kdp均值，其中：A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8以及A9均为权重阈值，Zdr为差分反射率，Kdp为差分相移率。
在本发明实施例中，上述的A1～A9可以根据实际的应用场景进行调整。
步骤S104，控制工作区域与所述目标扫描区域对应的组网X波段天气雷达，对所述目标扫描区域进行扫描。
在具体实施中，当目标扫描区域对应的加权值不大于第一阈值时，可以判定在目标扫描区域内不存在强对流组网风暴单体，因此，可以控制与目标扫描区域内的组网X波段天气雷达进入晴空扫描模式。当目标扫描区域对应的加权值大于第一阈值时，可以判定在目标扫描区域内可能存在强对流组网风暴单体，因此，可以控制与目标扫描区域内的组网X波段天气雷达进入降水监测模式。
在具体实施中，工作区域与目标扫描区域对应的组网X波段天气雷达的个数可以为1个，也可以为2个或更多个。也就是说，工作区域与目标扫描区域对应的X波段天气雷达可能仅有1个，可以为2个或者更多个。当工作区域与目标扫描区域对应的X波段天气雷达的个数为2个或者更多个时，可以对2个或者更多个X波段天气雷达进行组网协同控制，对2个或者更多个X进行相同的控制。
在本发明实施例中，当X波段天气雷达处于晴空扫描模式时，可以在预设时间段内完成Q个仰角的扫描；当X波段天气雷达处于降水监测模式时，可以在预设时长内完成P个仰角的扫描，P＞Q。
换而言之，当X波段天气雷达处于晴空扫描模式时，其在一个体扫内需要扫描的仰角数量较少，主要原因是当前天气晴好，存在强对流天气的可能性较低，因此，只需要在少量的几个仰角上进行扫描即可。当X波段天气雷达处于降水监测模式时，其在一个体扫内需要扫描的仰角数量较多，主要原因是当前天气较差，存在强对流天气的可能性较高，因此，需要多个仰角上进行扫描，以得到更多的观测信息。
在本发明一实施例中，当X波段天气雷达处于晴空扫描模式时，在2分钟内完成仰角为1°和2°的扫描。当X波段天气雷达处于降水监测模式时，可以在2分钟内完成仰角为1°、2°、3°、4°、5°以及6°的扫描。
在具体实施中，降水检测模式可以包括扇扫模式和全扫模式。在本发明实施例中，当目标扫描区域对应的加权值大于第二阈值时，可以获取目标扫描区域中组网风暴单体在每层等高面的扫描范围，也即获取目标扫描区域中组网风暴单体在所有等高面上的边界形成的角度。第二阈值大于第一阈值。
当目标扫描区域中组网风暴单体在所有等高面上的边界形成的角度大于第一角度域值时，可以控制X波段天气雷达进入全扫模式；当目标扫描区域中组网风暴单体在所有等高面上的边界形成的角度小于第一角度域值时，可以控制X波段天气雷达进入扇扫模式。
在具体实施中，第一角度域值可以根据实际的应用场景设定。在本发明实施例中，可以将第一角度域值设置为120°，也可以将第一角度域值设置为180°或90°。
在本发明实施例中，对S波段天气雷达和C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图进行组网融合，得到每一层等高面对应的组网反射率强度图，进而得到体扫融合强度图。相对于X波段天气雷达而言，S波段天气雷达和C波段天气雷达的探测距离较远，对强降水的衰减较弱，因此，生成的体扫融合强度图的范围较大，衰减较小；相对于S波段天气雷达和C波段天气雷达而言，X波段天气雷达的分辨率较高，由于其对强降水的衰减较大，更适合于小范围、精细化观测。从体扫融合强度图中，识别出目标扫描区域，根据目标扫描区域，控制组网X波段天气雷达进行相应的扫描，也即组网X波段天气雷达不参与大范围的预警扫描，只针对目标扫描区域进行扫描，因此，生成的扫描任务更加精确有效，从而能够更好地实现对强对流天气过程的快速跟踪预警。
参照图3，给出了本发明实施例中的一种X波段天气雷达协同自适应控制系统30，包括：获取单元301、组网融合单元302、识别单元303以及控制单元304，其中：
获取单元301，用于分别获取S波段天气雷达和C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图；
组网融合单元302，用于对所述S波段天气雷达和所述C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图进行组网融合，得到与每一层等高面一一对应的组网反射率强度图；
识别单元303，用于体扫融合强度图中的目标扫描区域；所述体扫融合强度图为每一层等高面一一对应的组网反射率强度图的集合；
控制单元304，用于控制工作区域与所述目标扫描区域对应的组网X波段天气雷达对所述目标扫描区域进行自适应扫描。
在具体实施中，所述组网融合单元302，可以用于分别获取在第i层等高面上各S波段天气雷达的反射率强度图与各C波段天气雷达的反射率强度图；计算所述第i层等高面上，各S波段天气雷达的第j个区域对应的反射率强度、各C波段天气雷达的第j个格点对应的反射率强度，并从中选取最大值对应的反射率强度作为所述第i层等高面上第j个格点对应的反射率强度；1≤i≤N，1≤j≤M，N为等高面的总层数，M为第k个雷达在第i层等高面上的反射率强度图对应的格点总数；获取所述第i层等高面上所有格点对应的反射率强度，生成第i层等高面对应的组网反射率强度图。
在具体实施中，所述组网融合单元303，可以用于采用如下计算公式计算k个雷达的反射率强度图中第j个格点对应的反射率强度：
Figure BDA0002132080050000171
其中，所述第k个雷达的反射率强度图中第j个格点为A点，ηA(r,a,β)为A点对应的反射率强度，A(r,a,β)为A点在雷达球坐标系中的坐标，B(r,a,β1)为B点在雷达球坐标系中的坐标，E(r,a,β2)为E点在雷达球坐标系中的坐标，r为斜距，a为方位角，β1为O点与B点之间的仰角，β2为O点与E点之间的仰角；在垂直方向上，B点位于A点上方，E点位于A点下方；Wβ1为B点对A点的影响因子，Wβ2为E点对A点的影响因子，Wβ1＝(β2-β)/(β2-β1)，Wβ2＝(β-β1)/(β2-β1)，O点为所述第k个雷达的水平位置，所述第k个雷达为所述S波段天气雷达与所述C波段天气雷达中的一个。
在具体实施中，所述识别单元303，可以用于使用多个不同等级的等反射率阈值对每一层等高面的组网反射率强度图进行搜索，确定每一层等高面对应的目标等反射率区域；对相邻等高面对应的目标等反射率区域进行关联，获取目标组网风暴单体；所述目标组网风暴单体所在区域为所述目标扫描区域。
在具体实施中，所述识别单元303，可以用于获取每一层等高面对应的目标等反射率区域的质心；获取水平方向上，每一层等高面对应的目标等反射率区域的质心与相邻等高面对应的目标等反射率区域的质心的距离；根据水平方向上相邻等高面对应的目标等反射率区域的质心之间的距离，对相邻等高面对应的目标等反射率区域进行关联；当P层等高面之间存在相互关联的目标等反射率区域时，确定关联的目标等反射率区域为所述目标组网风暴单体；3≤P≤N。
在具体实施中，所述识别单元303，可以用于当水平方向上，第m层等高面的第x个目标等反射率区域的质心与第m+1层等高面的第y个目标等反射率区域的质心小于预设第一距离时，确定所述第m层等高面的第x个目标等反射率区域与所述第m+1层等高面的第y个目标等反射率区域关联。
在具体实施中，所述控制单元304，可以用于判断在所述组网X波段天气雷达有效扫描范围内是否存在加权值大于第二阈值的组网风暴单体；当存在加权值大于所述第二阈值的组网风暴单体时，获取所述加权值大于所述第二阈值的组网风暴单体的扫描方位角，所述扫描方位角为所述加权值大于所述第二阈值的组网风暴单体的起始方位与结束方位的夹角；当所述扫描方位角大于第一角度阈值时，控制所述X波段天气雷达进行全扫描；当所述扫描方位角小于所述第一角度阈值时，控制所述X波段天气雷达根据实际的起始角度进行扇形扫描；当存在加权值处于第一阈值与第二阈值之间的组网风暴单体时，控制所述X波段天气雷达进行全扫描；当不存在加权值大于所述第一阈值的组网风暴单体时，控制所述X波段天气雷达进行晴空扫描。
在具体实施中，所述加权值由组网风暴单体的液态含水量、总面积、最大反射率强度、平均反射率强度、面积变化量、平均强度变化量、最大强度变化量、差分反射率均值、差分相移率均值确定。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指示相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (14)

1.一种组网X波段天气雷达协同自适应控制方法，其特征在于，包括：
分别获取S波段天气雷达和C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图；
对所述S波段天气雷达和所述C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图进行组网融合，得到与每一层等高面一一对应的组网反射率强度图；
识别体扫融合强度图中的目标扫描区域；所述体扫融合强度图为每一层等高面一一对应的组网反射率强度图的集合；
控制工作区域与所述目标扫描区域对应的组网X波段天气雷达对所述目标扫描区域进行自适应扫描，包括：判断在所述组网X波段天气雷达有效扫描范围内是否存在加权值大于第二阈值的组网风暴单体；当存在加权值大于所述第二阈值的组网风暴单体时，获取所述加权值大于所述第二阈值的组网风暴单体的扫描方位角，所述扫描方位角为所述加权值大于所述第二阈值的组网风暴单体的起始方位与结束方位的夹角；当所述扫描方位角大于第一角度域值时，控制所述X波段天气雷达进行全扫描；当所述扫描方位角小于所述第一角度域值时，控制所述X波段天气雷达进行扇形扫描；当存在加权值处于第一阈值与第二阈值之间的组网风暴单体时，控制所述X波段天气雷达进行全扫描；当不存在加权值大于所述第一阈值的组网风暴单体时，控制所述X波段天气雷达进行晴空扫描。
2.如权利要求1所述的组网X波段天气雷达协同自适应控制方法，其特征在于，所述对所述S波段天气雷达和所述C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图进行组网融合，得到与每一层等高面一一对应的组网反射率强度图，包括：
分别获取在第i层等高面上各S波段天气雷达的反射率强度图与各C波段天气雷达的反射率强度图；
计算所述第i层等高面上，各S波段天气雷达的第j个区域对应的反射率强度、各C波段天气雷达的第j个格点对应的反射率强度，并从中选取最大值对应的反射率强度作为所述第i层等高面上第j个格点对应的反射率强度；1≤i≤N，1≤j≤M，N为等高面的总层数，M为第k个雷达在第i层等高面上的反射率强度图对应的格点总数；
获取所述第i层等高面上所有格点对应的反射率强度，生成第i层等高面对应的组网反射率强度图。
3.如权利要求2所述的组网X波段天气雷达协同自适应控制方法，其特征在于，采用如下计算公式计算第k个雷达的反射率强度图中第j个格点对应的反射率强度：
Figure FDA0002896377150000021
其中，所述第k个雷达的反射率强度图中第j个格点为A点，ηA(r,a,β)为A点对应的反射率强度，A(r,a,β)为A点在雷达球坐标系中的坐标，B(r,a,β1)为B点在雷达球坐标系中的坐标，E(r,a,β2)为E点在雷达球坐标系中的坐标，r为斜距，a为方位角，β1为O点与B点之间的仰角，β2为O点与E点之间的仰角；在垂直方向上，B点位于A点上方，E点位于A点下方；Wβ1为B点对A点的影响因子，Wβ2为E点对A点的影响因子，Wβ1＝(β2-β)/(β2-β1)，Wβ2＝(β-β1)/(β2-β1)，O点为所述第k个雷达的水平位置，所述第k个雷达为所述S波段天气雷达与所述C波段天气雷达中的一个。
4.如权利要求1所述的组网X波段天气雷达协同自适应控制方法，其特征在于，所述识别组网融合图像中的目标扫描区域，包括：
使用多个不同等级的等反射率阈值对每一层等高面的组网反射率强度图进行搜索，确定每一层等高面对应的目标等反射率区域；
对相邻等高面对应的目标等反射率区域进行关联，获取目标组网风暴单体；所述目标组网风暴单体所在区域为所述目标扫描区域。
5.如权利要求4所述的组网X波段天气雷达协同自适应控制方法，其特征在于，所述对相邻等高面对应的目标等反射率区域进行关联，获取目标组网风暴单体，包括：
获取每一层等高面对应的目标等反射率区域的质心；
获取水平方向上，每一层等高面对应的目标等反射率区域的质心与相邻等高面对应的目标等反射率区域的质心的距离；
根据水平方向上相邻等高面对应的目标等反射率区域的质心之间的距离，对相邻等高面对应的目标等反射率区域进行关联；
当P层等高面之间存在相互关联的目标等反射率区域时，确定关联的目标等反射率区域为所述目标组网风暴单体；3≤P≤N。
6.如权利要求5所述的组网X波段天气雷达协同自适应控制方法，其特征在于，所述根据水平方向上相邻等高面对应的目标等反射率区域的质心之间的距离，对相邻等高面对应的目标等反射率区域进行关联，包括：
当水平方向上，第m层等高面的第x个目标等反射率区域的质心与第m+1层等高面的第y个目标等反射率区域的质心小于预设第一距离时，确定所述第m层等高面的第x个目标等反射率区域与所述第m+1层等高面的第y个目标等反射率区域关联。
7.如权利要求1所述的组网X波段天气雷达协同自适应控制方法，其特征在于，所述加权值由组网风暴单体的液态含水量、总面积、最大反射率强度、平均反射率强度、面积变化量、平均强度变化量、最大强度变化量、差分反射率均值、差分相移率均值确定。
8.一种组网X波段天气雷达协同自适应控制系统，其特征在于，包括：
获取单元，用于分别获取S波段天气雷达和C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图；
组网融合单元，用于对所述S波段天气雷达和所述C波段天气雷达在不同等高面上的反射率强度图进行组网融合，得到与每一层等高面一一对应的组网反射率强度图；
识别单元，用于识别体扫融合强度图中的目标扫描区域；所述体扫融合强度图为每一层等高面一一对应的组网反射率强度图的集合；
控制单元，用于控制工作区域与所述目标扫描区域对应的组网X波段天气雷达对所述目标扫描区域进行自适应扫描，包括：判断在所述组网X波段天气雷达有效扫描范围内是否存在加权值大于第二阈值的组网风暴单体；当存在加权值大于所述第二阈值的组网风暴单体时，获取所述加权值大于所述第二阈值的组网风暴单体的扫描方位角，所述扫描方位角为所述加权值大于所述第二阈值的组网风暴单体的起始方位与结束方位的夹角；当所述扫描方位角大于第一角度域值时，控制所述X波段天气雷达进行全扫描；当所述扫描方位角小于所述第一角度域值时，控制所述X波段天气雷达进行扇形扫描；当存在加权值处于第一阈值与第二阈值之间的组网风暴单体时，控制所述X波段天气雷达进行全扫描；当不存在加权值大于所述第一阈值的组网风暴单体时，控制所述X波段天气雷达进行晴空扫描。
9.如权利要求8所述的组网X波段天气雷达协同自适应控制系统，其特征在于，所述组网融合单元，用于分别获取在第i层等高面上各S波段天气雷达的反射率强度图与各C波段天气雷达的反射率强度图；计算所述第i层等高面上，各S波段天气雷达的第j个区域对应的反射率强度、各C波段天气雷达的第j个格点对应的反射率强度，并从中选取最大值对应的反射率强度作为所述第i层等高面上第j个格点对应的反射率强度；1≤i≤N，1≤j≤M，N为等高面的总层数，M为第k个雷达在第i层等高面上的反射率强度图对应的格点总数；获取所述第i层等高面上所有格点对应的反射率强度，生成第i层等高面对应的组网反射率强度图。
10.如权利要求9所述的组网X波段天气雷达协同自适应控制系统，其特征在于，所述组网融合单元，用于采用如下计算公式计算k个雷达的反射率强度图中第j个格点对应的反射率强度：
Figure FDA0002896377150000041
其中，所述第k个雷达的反射率强度图中第j个格点为A点，ηA(r,a,β)为A点对应的反射率强度，A(r,a,β)为A点在雷达球坐标系中的坐标，B(r,a,β1)为B点在雷达球坐标系中的坐标，E(r,a,β2)为E点在雷达球坐标系中的坐标，r为斜距，a为方位角，β1为O点与B点之间的仰角，β2为O点与E点之间的仰角；在垂直方向上，B点位于A点上方，E点位于A点下方；Wβ1为B点对A点的影响因子，Wβ2为E点对A点的影响因子，Wβ1＝(β2-β)/(β2-β1)，Wβ2＝(β-β1)/(β2-β1)，O点为所述第k个雷达的水平位置，所述第k个雷达为所述S波段天气雷达与所述C波段天气雷达中的一个。
11.如权利要求8所述的组网X波段天气雷达协同自适应控制系统，其特征在于，所述识别单元，用于使用多个不同等级的等反射率阈值对每一层等高面的组网反射率强度图进行搜索，确定每一层等高面对应的目标等反射率区域；对相邻等高面对应的目标等反射率区域进行关联，获取目标组网风暴单体；所述目标组网风暴单体所在区域为所述目标扫描区域。
12.如权利要求11所述的组网X波段天气雷达协同自适应控制系统，其特征在于，所述识别单元，用于获取每一层等高面对应的目标等反射率区域的质心；获取水平方向上，每一层等高面对应的目标等反射率区域的质心与相邻等高面对应的目标等反射率区域的质心的距离；根据水平方向上相邻等高面对应的目标等反射率区域的质心之间的距离，对相邻等高面对应的目标等反射率区域进行关联；当P层等高面之间存在相互关联的目标等反射率区域时，确定关联的目标等反射率区域为所述目标组网风暴单体；3≤P≤N。
13.如权利要求12所述的组网X波段天气雷达协同自适应控制系统，其特征在于，所述识别单元，用于当水平方向上，第m层等高面的第x个目标等反射率区域的质心与第m+1层等高面的第y个目标等反射率区域的质心小于预设第一距离时，确定所述第m层等高面的第x个目标等反射率区域与所述第m+1层等高面的第y个目标等反射率区域关联。
14.如权利要求8所述的组网X波段天气雷达协同自适应控制系统，其特征在于，所述加权值由组网风暴单体的液态含水量、总面积、最大反射率强度、平均反射率强度、面积变化量、平均强度变化量、最大强度变化量、差分反射率均值、差分相移率均值确定。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110596710A (zh) * 2019-10-16 2019-12-20 南京信大气象科学技术研究院有限公司 一种基于x波段双偏振天气雷达网的火情监测与决策系统和方法
CN111398949B (zh) * 2020-04-10 2022-04-29 江苏省气象科学研究所 一种基于组网x波段雷达自适应协同扫描方法
CN111736154B (zh) * 2020-06-22 2023-09-15 太极计算机股份有限公司 三维气象雷达回波模型的构建方法和显示方法
CN112417375B (zh) * 2020-10-26 2021-08-17 上海市气象信息与技术支持中心 天气雷达网三维格点场雷达贡献度计算方法及应用
CN112924975B (zh) * 2021-03-06 2021-10-12 上海市气象信息与技术支持中心 组网天气雷达适用aoi的自适应观测方法及系统
CN115184938B (zh) * 2022-07-05 2024-04-19 中国人民解放军63796部队 一种S波段天气雷达和Ka波段云雷达的反射率融合方法
CN115047463B (zh) * 2022-08-16 2022-11-01 成都远望科技有限责任公司 一种考虑降雨区域雷达回波衰减协同扫描调度方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102662172A (zh) * 2012-03-29 2012-09-12 天津大学 一种基于多普勒雷达反射率图像的风暴云团的外推方法
KR20120119749A (ko) * 2011-04-22 2012-10-31 경북대학교 산학협력단 위험기상과 관련된 반사도 셀의 추적 방법
US9599707B1 (en) * 2014-01-23 2017-03-21 Rockwell Collins, Inc. Weather radar system and method with path attenuation shadowing
US9720078B2 (en) * 2012-04-25 2017-08-01 Raven Industries, Inc. System and method for wide-area stratospheric surveillance
CN107450076A (zh) * 2017-07-19 2017-12-08 清华大学 测云雷达的协同组网测量方法及装置
CN108693534A (zh) * 2018-03-27 2018-10-23 南京恩瑞特实业有限公司 Nriet x 波段雷达协同组网分析方法
CN109031235A (zh) * 2018-08-09 2018-12-18 南京信息工程大学 快速获取雷达基本反射率三维等值线数据的方法
CN109031237A (zh) * 2018-08-09 2018-12-18 南京信息工程大学 快速获取雷达组合反射率等值线数据的方法
CN109583293A (zh) * 2018-10-12 2019-04-05 复旦大学 星载sar图像中的飞机目标检测与鉴别方法
CN109633783A (zh) * 2018-11-14 2019-04-16 中国气象科学研究院 基于双偏振雷达网的参量拼图方法及装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120119749A (ko) * 2011-04-22 2012-10-31 경북대학교 산학협력단 위험기상과 관련된 반사도 셀의 추적 방법
CN102662172A (zh) * 2012-03-29 2012-09-12 天津大学 一种基于多普勒雷达反射率图像的风暴云团的外推方法
US9720078B2 (en) * 2012-04-25 2017-08-01 Raven Industries, Inc. System and method for wide-area stratospheric surveillance
US9599707B1 (en) * 2014-01-23 2017-03-21 Rockwell Collins, Inc. Weather radar system and method with path attenuation shadowing
CN107450076A (zh) * 2017-07-19 2017-12-08 清华大学 测云雷达的协同组网测量方法及装置
CN108693534A (zh) * 2018-03-27 2018-10-23 南京恩瑞特实业有限公司 Nriet x 波段雷达协同组网分析方法
CN109031235A (zh) * 2018-08-09 2018-12-18 南京信息工程大学 快速获取雷达基本反射率三维等值线数据的方法
CN109031237A (zh) * 2018-08-09 2018-12-18 南京信息工程大学 快速获取雷达组合反射率等值线数据的方法
CN109583293A (zh) * 2018-10-12 2019-04-05 复旦大学 星载sar图像中的飞机目标检测与鉴别方法
CN109633783A (zh) * 2018-11-14 2019-04-16 中国气象科学研究院 基于双偏振雷达网的参量拼图方法及装置

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
多频段雷达协同探测跟踪隐身目标方法研究;万鹏飞等;《地面防空武器》;20160630;第47卷(第2期);第34-37页 *
山西省祥雨雷达组网拼图与CINRAD组网观测的对比分析;王翔弘;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 基础科学辑》;20190415;第14-16、39-46页 *
相控阵雷达协同探测任务调度研究;李靖舒等;《现代防御技术》;20171231;第45卷(第6期);全文 *
舰载单平台雷达协同海面低小慢目标探测研究;刘艳平等;《舰船电子工程》;20160228;第36卷(第2期);全文 *

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