CN111856472A - 一种消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法及装置 - Google Patents

一种消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法及装置，通过获取雷达探测模式关键参数和雷达基数据；根据预设的规则和雷达探测模式关键参数标记出所述雷达基数据中的旁瓣回波；去除所述雷达基数据中的旁瓣回波，得到修正后的雷达基数据，能够消除雷达基数据中的旁瓣回波，以解决毫米波云雷达宽脉冲探测引起的距离旁瓣回波对云‑降水气象回波的污染问题，能有效提高雷达探测数据的质量，为毫米波云雷达在气象领域和民航领域的应用提供重要的数据基础。

Description

一种消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法及装置
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，特别涉及一种消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法及装置。
背景技术
目前，国内外毫米波云雷达主要采用固态电子器件，使得系统具有良好稳定性和长时间观测能力。但为了提高雷达探测范围和灵敏度，通常采用宽脉冲和窄脉冲组合的形式来满足自然界中不同云类的探测。宽脉冲具有更高的能量，可以有效提高雷达探测距离和灵敏度，但“副作用”明显，如脉冲压缩会产生虚假的旁瓣回波。对于雷达由脉冲压缩技术产生的距离旁瓣杂波，前人主要是根据雷达本身机理来消除旁瓣回波，如采用窗函数加权、部分相干法以及采用伪随机码的非正交互相干特性等进行消除旁瓣回波，但并未从雷达探测的数据层面进行滤除。
因此，需要一种消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法及装置，能够去除雷达基数据中的旁瓣回波，以解决毫米波雷达因距离旁瓣引起的数据质量问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法及装置，能够去除雷达基数据中的旁瓣回波，以解决毫米波雷达因距离旁瓣引起的数据质量问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的一种技术方案为：
一种消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法，包括步骤：
S1、获取雷达探测模式关键参数和雷达基数据；
S2、根据预设的规则和雷达探测模式关键参数标记出所述雷达基数据中的旁瓣回波；
S3、去除所述雷达基数据中的旁瓣回波，得到修正后的雷达基数据。
为了达到上述目的，本发明采用的另一种技术方案为：
一种消除毫米波云雷达旁瓣回波的装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
S1、获取雷达探测模式关键参数和雷达基数据；
S2、根据预设的规则和雷达探测模式关键参数标记出所述雷达基数据中的旁瓣回波；
S3、去除所述雷达基数据中的旁瓣回波，得到修正后的雷达基数据。
(三)有益效果
本发明的有益效果在于：通过获取雷达探测模式关键参数和雷达基数据；根据预设的规则和雷达探测模式关键参数标记出所述雷达基数据中的旁瓣回波；去除所述雷达基数据中的旁瓣回波，得到修正后的雷达基数据，能够消除雷达基数据中的旁瓣回波，以解决毫米波云雷达宽脉冲探测引起的距离旁瓣回波对云-降水气象回波的污染问题，能有效提高雷达探测数据的质量，为毫米波云雷达在气象领域和民航领域的应用提供重要的数据基础。
附图说明
图1为本发明实施例的消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法流程图；
图2为本发明实施例的消除毫米波云雷达旁瓣回波的装置的结构示意图；
图3为本发明实施例的消除毫米波云雷达旁瓣回波的效果图。
【附图标记说明】
1：消除毫米波云雷达旁瓣回波的装置；
2：存储器；
3：处理器。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
实施例一
请参照图1，一种消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法，包括步骤：
S1、获取雷达探测模式关键参数和雷达基数据；
所述雷达探测模式关键参数包括探测盲区N、脉冲宽度τ和脉冲压缩比Ratio，所述雷达基数据包括反射率因子、径向速度、谱宽和线性退偏振比，所述雷达基数据还包括向个数i和距离库数j。
S2、根据预设的规则和雷达探测模式关键参数标记出所述雷达基数据中的旁瓣回波；
步骤S2包括：
S21、根据预设的第一规则标记出所述雷达基数据中的第一旁瓣回波；
步骤S21具体为：
S211、根据云降水气象回波空间连续性和变化具有过渡性原则，以探测盲区为界限搜寻径向连续有效回波强度，记录所有径向个数，并记录径向的起始端点和结束端点；
S212、判断所述所有径向个数是否大于等于第一阈值，若是，则以探测盲区为界限纵向搜寻连续有效回波强度，并记录距离库数；
S213、根据所述径向的起始端点、结束端点和距离库数在所述雷达基数据中标记所述连续有效回波强度为第一旁瓣回波。
S22、根据预设的第二规则标记出所述雷达基数据中的第二旁瓣回波。
步骤S22具体为：
以探测盲区为半径搜索有效回波强度，并判断当前回波强度加上第二阈值的和是否小于不同距离库的回波强度，若是，则从所述雷达基数据中将当前回波强度标记为第二旁瓣回波。
S3、去除所述雷达基数据中的旁瓣回波，得到修正后的雷达基数据。
步骤S3具体为：
去除所述雷达基数据中的第一旁瓣回波和第二旁瓣回波，得到修正后的雷达基数据。
所述的去除所述雷达基数据中的第一旁瓣回波和第二旁瓣回波，得到修正后的雷达基数据具体为：
设置所述第一旁瓣回波和第二旁瓣回波的值为无效值，得到修正后的雷达基数据。
所述修正后的雷达基数据包括回波强度、速度、谱宽和线性退偏振比。
实施例二
本实施例将结合具体的应用场景，进一步说明本发明上述消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法是如何实现的：
S1、获取雷达探测模式关键参数和雷达基数据；
所述雷达探测模式关键参数包括探测盲区N、脉冲宽度τ和脉冲压缩比Ratio，所述雷达基数据包括反射率因子、径向速度、谱宽和线性退偏振比，所述雷达基数据还包括向个数i和距离库数j。
S2、根据预设的规则和雷达探测模式关键参数标记出所述雷达基数据中的旁瓣回波；
步骤S2包括：
S21、根据预设的第一规则标记出所述雷达基数据中的第一旁瓣回波；
步骤S21具体为：
S211、根据云降水气象回波空间连续性和变化具有过渡性原则，以探测盲区N为界限搜寻径向连续有效回波强度，记录所有径向个数T，并记录径向的起始端点和结束端点；
S212、判断所述所有径向个数T是否大于等于第一阈值M，若是，则以探测盲区N为界限纵向搜寻连续有效回波强度，并记录距离库数；
S213、根据所述径向的起始端点、结束端点和距离库数在所述雷达基数据中标记所述连续有效回波强度为第一旁瓣回波。
具体地，所述第一阈值M可根据多次试验测试得到；
所述的根据所述径向的起始端点、结束端点和距离库数标记出所述雷达基数据中的第一旁瓣回波具体为：
以径向的起始端点、结束端点和距离库数为界限，将回波强度标记为第一旁瓣回波；
S22、根据预设的第二规则标记出所述雷达基数据中的第二旁瓣回波。
步骤S22具体为：
以探测盲区N为半径上下搜索有效回波强度，并判断当前回波强度加上第二阈值的和是否小于不同距离库的有效回波强度，若是，则从所述雷达基数据中将当前回波强度标记为第二旁瓣回波。
具体地，所述第二阈值是由雷达的脉冲宽度τ和脉冲压缩比Ratio所得到。
S3、去除所述雷达基数据中的旁瓣回波，得到修正后的雷达基数据。
步骤S3具体为：
去除所述雷达基数据中的第一旁瓣回波和第二旁瓣回波，得到修正后的雷达基数据。
所述的去除所述雷达基数据中的第一旁瓣回波和第二旁瓣回波，得到修正后的雷达基数据具体为：
设置所述第一旁瓣回波和第二旁瓣回波的值为无效值，得到修正后的雷达基数据。
所述修正后的雷达基数据包括回波强度、速度、谱宽和线性退偏振比。
所述第一旁瓣回波为“刀切式”旁瓣回波，第二旁瓣回波为“倒影式”旁瓣回波。
具体地，所述“刀切式”旁瓣回波是指根据回波强度的总体特征，在回波底部出现如“刀切式”的回波；所述“倒影式”旁瓣回波是指根据回波强度的总体特征，在强回波附近出现如“倒影式”的回波。
图3为2018年9月8日平和地区6:00～12:00观测到包含距离旁瓣一次典型过程，利用该过程进行验证本发明的效果，其中，左排为处理前回波强度、径向速度、谱宽和线性退偏振比，右排为处理后回波强度、径向速度、谱宽和线性退偏振比。
由图可知，从质控前的回波强度(图a1)可见，“刀切式”旁瓣回波位于A和B区域，“倒影式”旁瓣回波位于C和D处，本发明消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法处理，A和B区域的“刀切式”旁瓣回波被有效去除，C和D区域的“倒影式”旁瓣回波也被有效滤除，可见，本发明可有效去除旁瓣杂波。
实施例三
请参照图2，一种消除毫米波云雷达旁瓣回波的装置1，包括存储器2、处理器3及存储在存储器2上并可在处理器3上运行的计算机程序，所述处理器3执行所述程序时实现实施例一中的各个步骤。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法，其特征在于，包括步骤：
S1、获取雷达探测模式关键参数和雷达基数据；
S2、根据预设的规则和雷达探测模式关键参数标记出所述雷达基数据中的旁瓣回波；
S3、去除所述雷达基数据中的旁瓣回波，得到修正后的雷达基数据。
2.根据权利要求1所述的消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法，其特征在于，所述雷达探测模式关键参数包括探测盲区、脉冲宽度和脉冲压缩比，所述雷达基数据包括反射率因子、径向速度、谱宽和线性退偏振比。
3.根据权利要求1所述的消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法，其特征在于，步骤S2包括：
S21、根据预设的第一规则标记出所述雷达基数据中的第一旁瓣回波；
S22、根据预设的第二规则标记出所述雷达基数据中的第二旁瓣回波。
4.根据权利要求3所述的消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法，其特征在于，步骤S3具体为：
去除所述雷达基数据中的第一旁瓣回波和第二旁瓣回波，得到修正后的雷达基数据。
5.根据权利要求4所述的消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法，其特征在于，所述的去除所述雷达基数据中的第一旁瓣回波和第二旁瓣回波，得到修正后的雷达基数据具体为：
设置所述第一旁瓣回波和第二旁瓣回波的值为无效值，得到修正后的雷达基数据。
6.根据权利要求3所述的消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法，其特征在于，步骤S21具体为：
S211、根据云降水气象回波空间连续性和变化具有过渡性原则，以探测盲区为界限搜寻径向连续有效回波强度，记录所有径向个数，并记录径向的起始端点和结束端点；
S212、判断所述所有径向个数是否大于等于第一阈值，若是，则以探测盲区为界限纵向搜寻连续有效回波强度，并记录距离库数；
S213、根据所述径向的起始端点、结束端点和距离库数在所述雷达基数据中标记所述连续有效回波强度为第一旁瓣回波。
7.根据权利要求3所述的消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法，其特征在于，步骤S22具体为：
以探测盲区为半径搜索有效回波强度，并判断当前回波强度加上第二阈值的和是否小于不同距离库的回波强度，若是，则从所述雷达基数据中将当前回波强度标记为第二旁瓣回波。
8.根据权利要求1所述的消除毫米波云雷达旁瓣回波的方法，其特征在于，所述修正后的雷达基数据包括回波强度、速度、谱宽和线性退偏振比。
9.一种消除毫米波云雷达旁瓣回波的装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
S1、获取雷达探测模式关键参数和雷达基数据；
S2、根据预设的规则和雷达探测模式关键参数标记出所述雷达基数据中的旁瓣回波；
S3、去除所述雷达基数据中的旁瓣回波，得到修正后的雷达基数据。
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