CN111044983B - 双波段气象雷达外部标定验证方法、装置和计算机设备 - Google Patents

双波段气象雷达外部标定验证方法、装置和计算机设备 Download PDF

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CN111044983B CN201911369252.0A CN201911369252A CN111044983B CN 111044983 B CN111044983 B CN 111044983B CN 201911369252 A CN201911369252 A CN 201911369252A CN 111044983 B CN111044983 B CN 111044983B
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Abstract

本申请涉及一种双波段气象雷达外部标定验证方法、装置和计算机设备。所述方法包括：获取经过外部标定的双波段气象雷达对气象目标的扫描数据；根据扫描数据确定第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵；计算第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵的差，得到反射率因子差矩阵；确定反射率因子差矩阵中不为空且绝对值小于第一预设阈值的元素个数与元素总个数的比值，得到第一比值；确定反射率因子差矩阵中不为空且绝对值小于第二预设阈值的元素个数与元素总个数的比值，得到第二比值；根据第一比值和第二比值，确定双波段气象雷达的外部标定结果的准确性。本申请提供的双波段气象雷达外部标定验证方法能够实现反射率因子外部标定的准确性验证。

Description

双波段气象雷达外部标定验证方法、装置和计算机设备
技术领域
本申请涉及雷达技术领域，特别是涉及一种双波段气象雷达外部标定验证方法、装置和计算机设备。
背景技术
气象雷达是专门用于大气探测的雷达。反射率因子是气象雷达的重要参数。反射率因子的准确性直接关系到气象雷达对气象探测的精度。
为了提高气象雷达探测的准确性，在使用前，会对气象雷达的反射率因子进行标定。标定分为内部标定和外部标定。内部标定是把雷达相关的内部标定参数值带入雷达方程，从而得到雷达的反射率因子。但是由于内部标定是雷达系统的单项标定，而不是整体系统标定，不可避免存在误差，有时误差会很大。因此，利用标准金属球进行雷达反射率因子的外部标定非常必要。
然而，外部标定后，标定的结果是否准确是一个非常难检验的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种双波段气象雷达外部标定验证方法、装置和计算机设备。
一种双波段气象雷达外部标定验证方法，所述方法包括：
获取经过外部标定的双波段气象雷达对气象目标的扫描数据，其中，所述双波段气象雷达能够工作在第一波段和第二波段；
根据所述扫描数据确定所述第一波段下的反射率因子的矩阵和所述第二波段下的反射率因子的矩阵，得到第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵；
计算所述第一反射率因子矩阵和所述第二反射率因子矩阵的差，得到反射率因子差矩阵；
确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第一预设阈值的元素个数与元素总个数的比值，得到第一比值，其中，所述元素总个数是指所述反射率因子差矩阵中不为空的元素的个数总和；
确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第二预设阈值的元素个数与所述元素总个数的比值，得到第二比值；
根据所述第一比值和所述第二比值，确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性。
在其中一个实施例中，所述根据所述第一比值和所述第二比值，确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性，包括：
若所述第一比值大于第一预设比值，且所述第二比值大于第二预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第一准确等级；
若所述第一比值大于第三预设比值，且所述第二比值大于第四预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第二准确等级；
若所述第一比值大于第五预设比值，且所述第二比值大于第六预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第三准确等级；其中，所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值，所述第三预设比值小于所述第一预设比值，所述第四预设比值小于所述第二预设比值，所述第五预设比值小于所述第三预设比值，所述第六预设比值小于第四预设比值，所述第一准确等级、所述第二准确等级和所述第三准确等级表征的准确性依次递减。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第三预设阈值的元素个数与所述元素总个数的比值，得到第三比值。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
若所述第三比值小于第七预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第四准确等级，其中，所述第三预设阈值大于所述第二预设阈值，所述第四准确等级表征的准确性低于所述第三准确等级表征的准确性。
在其中一个实施例中，所述第一预设阈值为2.5-3.5，所述第二预设阈值为5-7，所述第三预设阈值为10-15。
在其中一个实施例中，所述第一预设比值为0.7-0.75，所述第二预设比值为0.80-0.85，所述第三预设比值为0.55-0.6，所述第四预设比值为0.7-0.75，所述第五预设比值为0.45-0.5，所述第六预设比值为0.6-0.65，所述第七预设比值为0.75-0.8。
在其中一个实施例中，所述根据所述扫描数据确定所述第一波段下的反射率因子的矩阵和所述第二波段下的反射率因子的矩阵，得到第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵，包括：
筛选所述扫描数据中扫描高度大于预设高度的数据，得到过滤数据；
根据所述过滤数据确定所述第一反射率因子矩阵和所述第二反射率因子矩阵。
在其中一个实施例中，所述根据所述过滤数据确定所述第一反射率因子矩阵和所述第二反射率因子矩阵，包括：
提取所述过滤数据中的所述第一波段下的反射率因子，得到所述第一反射率因子矩阵；
提取所述过滤数据中的所述第二波段下的反射率因子，得到所述第二反射率因子矩阵。
在其中一个实施例中，所述确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第一预设阈值的元素个数与元素总个数的比值，得到第一比值，包括：
提取所述反射率因子差矩阵中不为空的元素，得到非空反射率因子集；
确定所述非空反射率因子集中绝对值小于所述第一预设阈值的元素的个数，得到第一个数；
确定所述非空反射率因子集中的元素个数，得到所述元素总个数；
计算所述第一个数与所述元素总个数的比值，得到所述第一比值。
一种双波段气象雷达外部标定验证装置，所述装置包括：
扫描数据获取模块，用于获取经过外部标定的双波段气象雷达对气象目标的扫描数据，其中，所述双波段气象雷达能够工作在第一波段和第二波段；
矩阵确定模块，用于根据所述扫描数据确定所述第一波段下的反射率因子的矩阵和所述第二波段下的反射率因子的矩阵，得到第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵；
差矩阵确定模块，用于计算所述第一反射率因子矩阵和所述第二反射率因子矩阵的差，得到反射率因子差矩阵；
第一比值确定模块，用于确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第一预设阈值的元素个数与元素总个数的比值，得到第一比值，其中，所述元素总个数是指所述反射率因子差矩阵中不为空的元素的个数总和；
第二比值确定模块，用于确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第二预设阈值的元素个数与所述元素总个数的比值，得到第二比值；
准确性确定模块，用于根据所述第一比值和所述第二比值，确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一项所述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的方法的步骤。
上述双波段气象雷达外部标定验证方法、装置、计算机设备和可读存储介质，通过获取经过外部标定的双波段气象雷达对气象目标的扫描数据，并确定第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵。根据第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵计算出反射率因子差矩阵。并确定反射率因子差矩阵中的第一比值和第二比值，根据第一比值和第二比值确定出双波段气象雷达的外部标定结果的准确性。本实施例提供的方法，能够有效验证双波段气象雷达外部标定结果的准确性，解决了传统技术中标定结果难以检验的问题，从而给外部标定的调整提供参考标准，便于外部标定的纠正，提高反射率因子标定的准确性。同时，所述第一反射率因子矩阵和所述第二反射率因子矩阵得到反射率因子差矩阵，保证了反射率因子差矩阵中每个元素为为相同位置的两个反射因子的差，从而保证了反射率因子差矩阵的准确性，进而提高了标定结果验证的准确性。另外，利用双波段气象雷达本身的两个波段下的反射率因子矩阵进行标定结果验证，无需额外增加验证设备，方法简单。
附图说明
图1为本申请一个实施例中双波段气象雷达外部标定验证方法的流程示意图；
图2为本申请一个实施例中双波段气象雷达外部标定验证方法的流程示意图；
图3为本申请一个实施例中双波段气象雷达外部标定验证方法的流程示意图；
图4为本申请一个实施例中双波段气象雷达外部标定验证方法的流程示意图；
图5为本申请一个实施例中双波段气象雷达外部标定验证方法的流程示意图；
图6为本申请一个实施例中双波段气象雷达外部标定验证方法的流程示意图；
图7为本申请一个实施例中双波段气象雷达外部标定验证方法的流程示意图；
图8为本申请一个实施例中双波段气象雷达外部标定验证方法的流程示意图；
图9为本申请一个实施例中反射率因子差的概率分布直方图；
图10为本申请一个实施例中Ku波段反射率因子和Ka波段反射率因子的图像显示对比示意图；
图11为本申请一个实施例中双波段气象雷达外部标定验证装置的结构框图；
图12为本申请一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例提供的双波段气象雷达外部标定验证方法，用于验证双波段气象雷达外部标定的准确性。其中，双波段气象雷达是指包括两个工作波段的气象雷达，其可以是Ku/Ka气象雷达，也可以是X/Ka气象雷达，还可以是其他双波段气象雷达。本申请实施例提供的方法可以应用于计算机设备中，计算机设备与双波段气象雷达通信连接，能够获取双波段气象雷达的各种数据。计算机设备可以包括有存储器和处理器，存储器能够存储数据及计算机程序，处理器能够执行计算机程序。计算机设备可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备。另外，本申请实施例提供的方法也可以直接应用于双波段气象雷达。双波段气象雷达包括有存储器和处理器，存储器能够存储数据及计算机程序，处理器能够执行计算机程序。
请参见图1，在一个实施例中，如图1所示，提供了一种双波段气象雷达外部标定验证方法，以该方法应用于双波段气象雷达为例进行说明，包括以下步骤：
S10，获取经过外部标定的双波段气象雷达对气象目标的扫描数据，其中，双波段气象雷达能够工作在第一波段和第二波段。
外部标定是指将标准金属球固定在双波段气象雷达扫描范围内的某一已知位置，通过双波段气象雷达进行搜索扫描。根据扫描得到的数据确定标准金属球的位置，进而结合标准金属球的已知位置和已知参数，确定标定参数，根据标定参数对反射率因子进行配置标定。
双波段气象雷达能够工作在第一波段和第二波段，也就是说，双波段气象雷达为第一波段/第二波段气象雷达。本申请实施例以第一波段为Ku波段，第二波段为Ka波段为例进行说明。扫描数据是指双波段气象雷达在扫描范围内扫描气象目标得到的反射率因子。扫描数据中，每个相同的扫描位置(也称为扫描点)会得到两个反射率因子，一个是第一波段下的反射率因子，一个是第二波段下的反射率因子。
气象目标是指能够对双波段气象雷达的电磁波发生散射的大气介质。气象目标可以是云、降水粒子等。在一个实施例中，选择淡云或毛毛雨天气，利用双波段气象雷达对其扫描范围内的淡云或毛毛雨进行扫描，得到若干个反射率因子，即扫描数据。
S20，根据扫描数据确定第一波段下的反射率因子的矩阵和第二波段下的反射率因子的矩阵，得到第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵。
第一反射率因子矩阵是指双波段气象雷达工作在第一波段时，扫描得到的反射率因子的部分或全部组成的矩阵。第二反射率因子矩阵是指双波段气象雷达工作在第二波段时，扫描得到的反射率因子的部分或全部组成的矩阵。第一反射率因子矩阵表示为A，第二反射率因子矩阵表示为B。每个扫描点对应两个反射因子，定义为第一波段的反射率因子，一个是第二波段的反射率因子，因此，矩阵A和矩阵B中的数据一一对应，且矩阵A与矩阵B中的元素个数相同。例如：矩阵A中依次包括位置(x1，y1)、(x1，y2)、(x1，y3)、(x2，y1)、(x2，y2)、(x2，y3)、(x3，y1)、(x3，y2)和(x3，y3)的反射率因子，则，矩阵B也包括这几个位置的反射率因子，且相同位置的两个反射率因子在两个矩阵中的位置也相同。也就是说，矩阵A和矩阵B中位置相同的元素对应的扫描位置相同。
S30，计算第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵的差，得到反射率因子差矩阵。
反射率因子差矩阵表示为C，C＝A-B。
S40，确定反射率因子差矩阵中，不为空，且绝对值小于第一预设阈值的元素的个数与元素总个数的比值，得到第一比值，其中，元素总个数是指反射率因子差矩阵中不为空的元素的个数总和。
由于双波段气象雷达对气象目标进行扫描的过程中，有些位置不存在气象目标，存在反射率因子为空的情况，因此，反射率因子差矩阵中也会存在元素为空的情况。计算反射率因子差矩阵中，不为空的元素的个数和，得到元素总个数。同时，计算元素不为空，且绝对值小于第一预设阈值的元素个数。反射率因子差矩阵中元素的绝对值表征某一扫描点在第一波段下反射率因子和第二波段下的反射率因子的差值。理论上讲，在外部标定准确的情况下，同一扫描点，第一波段下的反射率因子和第二波段下的反射率因子相同。因此，反射率因子差矩阵中元素的绝对值越小，表示外部标定越准确。第一预设阈值可以根据实际情况进行设定。第一比值用于表征绝对值小于第一预设阈值的元素占反射率因子差矩阵中元素总个数的比例。第一比值可以用分数表示，也可用小数表示，也可以用百分比表示。第一比值可以表示为P1，则，P1＝Num((|C|<X1)&(|C|≠Nan))/Num(|C|≠Nan)，其中，Num()表示满足一定条件的个数，X1表示第一预设阈值，&表示同时满足，Nan表示元素为空。
S50，确定反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第二预设阈值的元素个数与元素总个数的比值，得到第二比值。
第二预设阈值根据实际使用情况设置。第二比值用于表征绝对值小于第二预设阈值的元素占反射率因子差矩阵中元素总个数的比例。第二比值可以用分数表示，也可用小数表示，也可以用百分比表示。第二比值可以表示为P2，则，P2＝Num((|C|<X2)&(|C|≠Nan))/Num(|C|≠Nan)，其中，X2表示第二预设阈值。
S60，根据第一比值和第二比值，确定双波段气象雷达的外部标定结果的准确性。
根据第一比值和第二比值的大小，可以确定出反射率因子差矩阵中绝对值小于第一预设阈值的元素和第二预设阈值的元素的分别占比情况，从而可以确定出双波段气象雷达的外部标定结果的准确程度。根据第一预设阈值和第二预设阈值的不同，通过第一比值和第二比值判断双波段气象雷达的外部标定结果准确性的条件可以不同。总体而言，第一比值和第二比值越小，则判断双波段气象雷达的外部标定结果越准确。其中，双波段气象雷达的外部标定结果的准确性可以通过准确性参数值表示，也可以通过准确性等级表示，还可以通过其他的方式表示。
本实施例中，获取经过外部标定的双波段气象雷达对气象目标的扫描数据，并确定第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵。根据第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵计算出反射率因子差矩阵。并确定反射率因子差矩阵中的第一比值和第二比值，根据第一比值和第二比值确定出双波段气象雷达的外部标定结果的准确性。本实施例提供的方法，能够有效验证双波段气象雷达外部标定结果的准确性，解决了传统技术中标定结果难以检验的问题，从而给外部标定的调整提供参考标准，便于外部标定的纠正，提高反射率因子标定的准确性。同时，所述第一反射率因子矩阵和所述第二反射率因子矩阵得到反射率因子差矩阵，保证了反射率因子差矩阵中每个元素为为相同位置的两个反射因子的差，从而保证了反射率因子差矩阵的准确性，进而提高了标定结果验证的准确性。另外，利用双波段气象雷达本身的两个波段下的反射率因子矩阵进行标定结果验证，无需额外增加验证设备，方法简单。
请参见图2，在一个实施例中，所述方法还进一步包括：
S70，确定反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第三预设阈值的元素个数与元素总个数的比值，得到第三比值；
S60包括：
根据第一比值、第二比值和第三比值，确定双波段气象雷达的外部标定结果的准确性。
第三预设阈值可以根据需求设定。第三比值可以表示为P3，则，P3＝Num((|C|<X3)&(|C|≠Nan))/Num(|C|≠Nan)，其中，X3表示第三预设阈值。在第一比值和第二比值的基础上，进一步增加第三比值，以确定双波段气象雷达的外部标定的准确性，能够提高外部标定结果准确性验证的全面性和准确性。
请参见图3，本实施例涉及根据第一比值和第二比值确定双波段气象雷达的一种可能的实现方式，在一个实施例中，S60包括：
S610，若第一比值大于第一预设比值，且第二比值大于第二预设比值，则确定双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第一准确等级；
S620，若第一比值大于第三预设比值，且第二比值大于第四预设比值，则确定双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第二准确等级；
S630，若第一比值大于第五预设比值，且第二比值大于第六预设比值，则确定双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第三准确等级；
S640，若第三比值小于第七预设比值，则确定双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第四准确等级，其中，第一预设阈值小于第二预设阈值，第二预设阈值小于第三预设阈值；第三预设比值小于第一预设比值，第五预设比值小于第三预设比值，第四预设比值小于第二预设比值，第六预设比值小于第四预设比值；第一准确等级、第二准确等级、第三准确等级和第四准确等级表征的外部标定结果的准确性依次递减。
第一预设比值、第三预设比值和第五预设比值作为第一比值的参考对比值，第二预设比值、第四预设比值和第六预设比值作为第二比值的参考对比值，第七预设比值作为第三比值的参考对比值。各个设比值可以根据第一预设阈值、第二预设阈值和第三预设阈值的具体值，以及雷达的具体情况设定。第一预设阈值<第二预设阈值<第三预设阈值，第一预设比值>第三预设比值>第五预设比值，第二预设比值>第四预设比值>第六预设比值。
在一个具体的实施例中，第一预设阈值为2.5-3.5，第二预设阈值为5-7，第三预设阈值为10-15；第一预设比值为0.7-0.75，第二预设比值为0.80-0.85，第三预设比值为0.55-0.6，第四预设比值为0.7-0.75，第五预设比值为0.45-0.5，第六预设比值为0.6-0.65，第七预设比值为0.75-0.8。
双波段气象雷达的外部标定结果的准确性通过准确等级表征，可以包括第一准确等级、第二准确等级、第三准确等级和第四准确性等级。当然，根据需要，还可以设置更多的准确等级。本实施例中，准确等级越高，表征的准确性越低。
当第一比值大于第一预设比值，且第二比值大于第二预设比值，说明反射率因子差矩阵中，反射率因子差值较小的元素占最高，标定结果相对来说非常准确；当第一比值大于第三预设比值，且第二比值大于第四预设比值，说明反射率因子差矩阵中，反射率因子差值较小的元素占比较高，标定结果相对来说比较准确；当第一比值大于第五预设比值，且第二比值大于第六预设比值，说明反射率因子差矩阵中，反射率因子差值较小的元素占比较低，标定结果相对来说基本准确。当第三比值小于第七预设比值，说明反射率因子差矩阵中，反射率因差较大的元素占比较多，误差较大，标定结果不准确。
在一个实施例中，第一预设比值至第七预设比值依次分别为75％、85％、60％、75％、50％、65％和80％，则对应的双波段气象雷达的外部标定结果的准确性如下表：
判定条件 准确性等级 准确性含义
P<sub>1</sub>&gt;75％，且P<sub>2</sub>&gt;85％ 第一准确等级 非常准确
P<sub>1</sub>&gt;60％，且P<sub>2</sub>&gt;75％ 第二准确等级 比较准确
P<sub>1</sub>&gt;50％，且P<sub>2</sub>&gt;65％ 第三准确等级 基本准确
P<sub>3</sub>&lt;80％ 第四准确等级 不准确
本实施例中，通过将第一比值、第二比值和第三比值分别与各个预设的比值进行对比，确定出双波段气象雷达的外部标定结果的准确性等级，确定方法简单，且结果可靠性高。
请参见图4，本实施例涉及根据扫描数据得到第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵的一种可能的实现方式，在一个实施例中，S20包括：
S210，筛选扫描数据中扫描高度大于预设高度的数据，得到过滤数据；
S220，根据过滤数据确定第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵。
双波段气象雷达进行扫描时，会对不同高度的扫描点均进行扫描，获取不同高度对应的数据。扫描高度过低，地面物引起的噪声较大，扫描得到的数据误差较大。因此，筛选扫描数据中扫描高度大于预设高度的数据，能够将高度较低的扫描点的数据过滤掉，从而减少噪声影响，提高数据的质量，进而提高标定结果验证的准确性。在一个具体的实施例中，预设高度可以为300m。
请参见图5，在一个实施例中，S220包括：
S221，提取过滤数据中的第一波段下的反射率因子，得到第一反射率因子矩阵；
S222，提取过滤数据中的第二波段的反射率因子，得到第二反射率因子矩阵。
将过滤数据中的第一波段下的反射率因子和第二波段下的反射率因子分别提取，并形成矩阵，得到第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵。
请参见图6，本实施例涉及确定第一比值的一种可能的实现方式，在一个实施例中，S40包括：
S410，提取反射率因子差矩阵中不为空的元素，得到非空反射率因子集；
S420，确定非空反射率因子集中绝对值小于第一预设阈值的元素的个数，得到第一个数；
S430，确定非空反射率因子集中的元素个数，得到元素总个数；
S440，计算第一个数与元素总个数的比值，得到第一比值。
基于此，同理，请参见图7，在一个实施例中，第二比值的确定可以包括如下步骤，即S50可以包括：
S510，确定非空反射率因子集中绝对值小于第二预设阈值的元素的个数，得到第二个数；
S520，计算第二个数与元素总个数的比值，得到第二比值。
同理，请参见图8，在一个实施例中，第三比值的确定可以包括如下步骤，即S70可以包括：
S710，确定非空反射率因子集中绝对值小于第三预设阈值的元素的个数，得到第三个数；
S720，计算第三个数与元素总个数的比值，得到第三比值。
本实施例中，通过提取反射率因子差矩阵中不为空的元素，得到非空反射率因子集，并分别确定非空反射率因子集中绝对值小于第一预设阈值、第二预设阈值和第三预设阈值的元素的个数，得到第一个数、第二个数和第三个数；同时，确定非空反射率因子集中的元素个数，得到元素总个数；分别计算第一个数、第二个数和第三个数与元素总个数的比值，得到第一比值、第二比值和第三比值。本实施例提供的第一比值、第二比值和第三比值的确定中，首先排除了空元素，再进一步计算比值，方法简单，能够有效提高标定结果准确性验证的效率。
以下结合例子，对本方法进行说明：
请参见图9和图10，在一个实施例中，双波段气象雷达为Ku/Ka气象雷达，第一预设阈值为3，第二预设阈值为5，第三预设阈值为10。第一预设比值至第七预设比值依次为：75％、85％、60％、75％、50％、65％和80％。通过本方法验证外部标定结果准确性的过程如下：
1)通过Ku/Ka气象雷达对淡云进行扫描，获取扫描数据；
2)对扫描数据进行过滤，筛选出扫描数据中扫描高度大于300m的数据，得到过滤数据；
3)根据过滤数据确定Ku波段下的第一反射率因子矩阵A和Ka波段下的第二反射率因子矩阵B；
4)计算矩阵A和矩阵B的差，得到反射率因子差矩阵C；
5)分析反射率因子差矩阵C中的元素绝对值的占比情况，如9所示；
6)计算得到第一比值P1＝0.6527，第二比值P2＝0.8191，第三比值P3＝0.9278。
7)由此可见，P1>60％，P2>75％，因此，可以判定Ku/Ka气象雷达的反射率因子外部标定结果准确度为第二准确等级，比较准确。
如图10所示，其中，图10a为该Ku/Ka气象雷达的Ku波段的反射率因子的图像显示，图10b为该Ku/Ka气象雷达的Ka波段的反射率因子的图像显示。可以看出，图10a和图10b两幅图非常的接近，也就是说，Ku波段的反射率因子和Ka波段的反射率因子非常接近，外部标定比较准确。可见，通过本方法验证的标定结果准确性比较可靠，验证结果比较准确。
应该理解的是，虽然流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图11所示，提供了一种双波段气象雷达外部标定验证装置10，包括：扫描数据获取模块110、矩阵确定模块120、差矩阵确定模块130、第一比值确定模块140、第二比值确定模块150和准确性确定模块160，其中：
扫描数据获取模块110，用于获取经过外部标定的双波段气象雷达对气象目标的扫描数据，其中，所述双波段气象雷达能够工作在第一波段和第二波段；
矩阵确定模块120，用于根据所述扫描数据确定所述第一波段下的反射率因子的矩阵和所述第二波段下的反射率因子的矩阵，得到第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵；
差矩阵确定模块130，用于计算所述第一反射率因子矩阵和所述第二反射率因子矩阵的差，得到反射率因子差矩阵；
第一比值确定模块140，用于确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第一预设阈值的元素个数与元素总个数的比值，得到第一比值，其中，所述元素总个数是指所述反射率因子差矩阵中不为空的元素的个数总和；
第二比值确定模块150，用于确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第二预设阈值的元素个数与所述元素总个数的比值，得到第二比值；
准确性确定模块160，用于根据所述第一比值和所述第二比值，确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性。
在一个实施例中，准确性确定模块160具体用于若所述第一比值大于第一预设比值，且所述第二比值大于第二预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第一准确等级；若所述第一比值大于第三预设比值，且所述第二比值大于第四预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第二准确等级；若所述第一比值大于第五预设比值，且所述第二比值大于第六预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第三准确等级；其中，所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值，所述第三预设比值小于所述第一预设比值，所述第四预设比值小于所述第二预设比值，所述第五预设比值小于所述第三预设比值，所述第六预设比值小于第四预设比值，所述第一准确等级、所述第二准确等级和所述第三准确等级表征的准确性依次递减。
请继续参见图11，在一个实施例中，双波段气象雷达外部标定验证装置10还包括第三比值确定模块170，用于确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第三预设阈值的元素个数与所述元素总个数的比值，得到第三比值。
在一个实施例中，准确性确定模块160还用于若所述第三比值小于第七预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第四准确等级，其中，所述第三预设阈值大于所述第二预设阈值，所述第四准确等级表征的准确性低于所述第三准确等级表征的准确性。
在一个实施例中，所述第一预设阈值为2.5-3.5，所述第二预设阈值为5-7，所述第三预设阈值为10-15。
在一个实施例中，所述第一预设比值为0.7-0.75，所述第二预设比值为0.80-0.85，所述第三预设比值为0.55-0.6，所述第四预设比值为0.7-0.75，所述第五预设比值为0.45-0.5，所述第六预设比值为0.6-0.65，所述第七预设比值为0.75-0.8。
在一个实施例中，矩阵确定模块120具体用于筛选所述扫描数据中扫描高度大于预设高度的数据，得到过滤数据；根据所述过滤数据确定所述第一反射率因子矩阵和所述第二反射率因子矩阵。
在一个实施例中，矩阵确定模块120还用于提取所述过滤数据中的所述第一波段下的反射率因子，得到所述第一反射率因子矩阵；提取所述过滤数据中的所述第二波段下的反射率因子，得到所述第二反射率因子矩阵。
在一个实施例中，第一比值确定模块140具体用于提取所述反射率因子差矩阵中不为空的元素，得到非空反射率因子集；确定所述非空反射率因子集中绝对值小于所述第一预设阈值的元素的个数，得到第一个数；确定所述非空反射率因子集中的元素个数，得到所述元素总个数；计算所述第一个数与所述元素总个数的比值，得到所述第一比值。
关于双波段气象雷达外部标定验证装置10的具体限定可以参见上文中对于双波段气象雷达外部标定验证方法的限定，在此不再赘述。上述双波段气象雷达外部标定验证装置10中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，其内部结构图可以如图12所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种双波段气象雷达外部标定验证方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图12中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取经过外部标定的双波段气象雷达对气象目标的扫描数据，其中，所述双波段气象雷达能够工作在第一波段和第二波段；
根据所述扫描数据确定所述第一波段下的反射率因子的矩阵和所述第二波段下的反射率因子的矩阵，得到第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵；
计算所述第一反射率因子矩阵和所述第二反射率因子矩阵的差，得到反射率因子差矩阵；
确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第一预设阈值的元素个数与元素总个数的比值，得到第一比值，其中，所述元素总个数是指所述反射率因子差矩阵中不为空的元素的个数总和；
确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第二预设阈值的元素个数与所述元素总个数的比值，得到第二比值；
根据所述第一比值和所述第二比值，确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：若所述第一比值大于第一预设比值，且所述第二比值大于第二预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第一准确等级；若所述第一比值大于第三预设比值，且所述第二比值大于第四预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第二准确等级；若所述第一比值大于第五预设比值，且所述第二比值大于第六预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第三准确等级；其中，所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值，所述第三预设比值小于所述第一预设比值，所述第四预设比值小于所述第二预设比值，所述第五预设比值小于所述第三预设比值，所述第六预设比值小于第四预设比值，所述第一准确等级、所述第二准确等级和所述第三准确等级表征的准确性依次递减。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第三预设阈值的元素个数与所述元素总个数的比值，得到第三比值。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：若所述第三比值小于第七预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第四准确等级，其中，所述第三预设阈值大于所述第二预设阈值，所述第四准确等级表征的准确性低于所述第三准确等级表征的准确性。
在一个实施例中，所述第一预设阈值为2.5-3.5，所述第二预设阈值为5-7，所述第三预设阈值为10-15。
在一个实施例中，所述第一预设比值为0.7-0.75，所述第二预设比值为0.80-0.85，所述第三预设比值为0.55-0.6，所述第四预设比值为0.7-0.75，所述第五预设比值为0.45-0.5，所述第六预设比值为0.6-0.65，所述第七预设比值为0.75-0.8。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：筛选所述扫描数据中扫描高度大于预设高度的数据，得到过滤数据；根据所述过滤数据确定所述第一反射率因子矩阵和所述第二反射率因子矩阵。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：提取所述过滤数据中的所述第一波段下的反射率因子，得到所述第一反射率因子矩阵；提取所述过滤数据中的所述第二波段下的反射率因子，得到所述第二反射率因子矩阵。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：提取所述反射率因子差矩阵中不为空的元素，得到非空反射率因子集；确定所述非空反射率因子集中绝对值小于所述第一预设阈值的元素的个数，得到第一个数；确定所述非空反射率因子集中的元素个数，得到所述元素总个数；计算所述第一个数与所述元素总个数的比值，得到所述第一比值。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取经过外部标定的双波段气象雷达对气象目标的扫描数据，其中，所述双波段气象雷达能够工作在第一波段和第二波段；
根据所述扫描数据确定所述第一波段下的反射率因子的矩阵和所述第二波段下的反射率因子的矩阵，得到第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵；
计算所述第一反射率因子矩阵和所述第二反射率因子矩阵的差，得到反射率因子差矩阵；
确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第一预设阈值的元素个数与元素总个数的比值，得到第一比值，其中，所述元素总个数是指所述反射率因子差矩阵中不为空的元素的个数总和；
确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第二预设阈值的元素个数与所述元素总个数的比值，得到第二比值；
根据所述第一比值和所述第二比值，确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：若所述第一比值大于第一预设比值，且所述第二比值大于第二预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第一准确等级；若所述第一比值大于第三预设比值，且所述第二比值大于第四预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第二准确等级；若所述第一比值大于第五预设比值，且所述第二比值大于第六预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第三准确等级；其中，所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值，所述第三预设比值小于所述第一预设比值，所述第四预设比值小于所述第二预设比值，所述第五预设比值小于所述第三预设比值，所述第六预设比值小于第四预设比值，所述第一准确等级、所述第二准确等级和所述第三准确等级表征的准确性依次递减。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第三预设阈值的元素个数与所述元素总个数的比值，得到第三比值。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：若所述第三比值小于第七预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第四准确等级，其中，所述第三预设阈值大于所述第二预设阈值，所述第四准确等级表征的准确性低于所述第三准确等级表征的准确性。
在一个实施例中，所述第一预设阈值为2.5-3.5，所述第二预设阈值为5-7，所述第三预设阈值为10-15。
在一个实施例中，所述第一预设比值为0.7-0.75，所述第二预设比值为0.80-0.85，所述第三预设比值为0.55-0.6，所述第四预设比值为0.7-0.75，所述第五预设比值为0.45-0.5，所述第六预设比值为0.6-0.65，所述第七预设比值为0.75-0.8。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：筛选所述扫描数据中扫描高度大于预设高度的数据，得到过滤数据；根据所述过滤数据确定所述第一反射率因子矩阵和所述第二反射率因子矩阵。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：提取所述过滤数据中的所述第一波段下的反射率因子，得到所述第一反射率因子矩阵；提取所述过滤数据中的所述第二波段下的反射率因子，得到所述第二反射率因子矩阵。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：提取所述反射率因子差矩阵中不为空的元素，得到非空反射率因子集；确定所述非空反射率因子集中绝对值小于所述第一预设阈值的元素的个数，得到第一个数；确定所述非空反射率因子集中的元素个数，得到所述元素总个数；计算所述第一个数与所述元素总个数的比值，得到所述第一比值。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种双波段气象雷达外部标定验证方法，所述方法包括：
获取经过外部标定的双波段气象雷达对气象目标的扫描数据，其中，所述双波段气象雷达能够工作在第一波段和第二波段；
根据所述扫描数据确定所述第一波段下的反射率因子的矩阵和所述第二波段下的反射率因子的矩阵，得到第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵；
计算所述第一反射率因子矩阵和所述第二反射率因子矩阵的差，得到反射率因子差矩阵；
确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第一预设阈值的元素个数与元素总个数的比值，得到第一比值，其中，所述元素总个数是指所述反射率因子差矩阵中不为空的元素的个数总和；
确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第二预设阈值的元素个数与所述元素总个数的比值，得到第二比值；
根据所述第一比值和所述第二比值，确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性；
若所述第一比值大于第一预设比值，且所述第二比值大于第二预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第一准确等级；
若所述第一比值大于第三预设比值，且所述第二比值大于第四预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第二准确等级；
若所述第一比值大于第五预设比值，且所述第二比值大于第六预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第三准确等级；其中，所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值，所述第三预设比值小于所述第一预设比值，所述第四预设比值小于所述第二预设比值，所述第五预设比值小于所述第三预设比值，所述第六预设比值小于第四预设比值，所述第一准确等级、所述第二准确等级和所述第三准确等级表征的准确性依次递减。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第三预设阈值的元素个数与所述元素总个数的比值，得到第三比值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述第三比值小于第七预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第四准确等级，其中，所述第三预设阈值大于所述第二预设阈值，所述第四准确等级表征的准确性低于所述第三准确等级表征的准确性。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一预设阈值为2.5-3.5，所述第二预设阈值为5-7，所述第三预设阈值为10-15。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一预设比值为0.7-0.75，所述第二预设比值为0.80-0.85，所述第三预设比值为0.55-0.6，所述第四预设比值为0.7-0.75，所述第五预设比值为0.45-0.5，所述第六预设比值为0.6-0.65，所述第七预设比值为0.75-0.8。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述扫描数据确定所述第一波段下的反射率因子的矩阵和所述第二波段下的反射率因子的矩阵，得到第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵，包括：
筛选所述扫描数据中扫描高度大于预设高度的数据，得到过滤数据；
根据所述过滤数据确定所述第一反射率因子矩阵和所述第二反射率因子矩阵。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述过滤数据确定所述第一反射率因子矩阵和所述第二反射率因子矩阵，包括：
提取所述过滤数据中的所述第一波段下的反射率因子，得到所述第一反射率因子矩阵；
提取所述过滤数据中的所述第二波段下的反射率因子，得到所述第二反射率因子矩阵。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第一预设阈值的元素个数与元素总个数的比值，得到第一比值，包括：
提取所述反射率因子差矩阵中不为空的元素，得到非空反射率因子集；
确定所述非空反射率因子集中绝对值小于所述第一预设阈值的元素的个数，得到第一个数；
确定所述非空反射率因子集中的元素个数，得到所述元素总个数；
计算所述第一个数与所述元素总个数的比值，得到所述第一比值。
9.一种双波段气象雷达外部标定验证装置，其特征在于，所述装置包括：
扫描数据获取模块，用于获取经过外部标定的双波段气象雷达对气象目标的扫描数据，其中，所述双波段气象雷达能够工作在第一波段和第二波段；
矩阵确定模块，用于根据所述扫描数据确定所述第一波段下的反射率因子的矩阵和所述第二波段下的反射率因子的矩阵，得到第一反射率因子矩阵和第二反射率因子矩阵；
差矩阵确定模块，用于计算所述第一反射率因子矩阵和所述第二反射率因子矩阵的差，得到反射率因子差矩阵；
第一比值确定模块，用于确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第一预设阈值的元素个数与元素总个数的比值，得到第一比值，其中，所述元素总个数是指所述反射率因子差矩阵中不为空的元素的个数总和；
第二比值确定模块，用于确定所述反射率因子差矩阵中，不为空且绝对值小于第二预设阈值的元素个数与所述元素总个数的比值，得到第二比值；
准确性确定模块，用于根据所述第一比值和所述第二比值，确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性；若所述第一比值大于第一预设比值，且所述第二比值大于第二预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第一准确等级；若所述第一比值大于第三预设比值，且所述第二比值大于第四预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第二准确等级；若所述第一比值大于第五预设比值，且所述第二比值大于第六预设比值，则确定所述双波段气象雷达的外部标定结果的准确性为第三准确等级；其中，所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值，所述第三预设比值小于所述第一预设比值，所述第四预设比值小于所述第二预设比值，所述第五预设比值小于所述第三预设比值，所述第六预设比值小于第四预设比值，所述第一准确等级、所述第二准确等级和所述第三准确等级表征的准确性依次递减。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
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