FR2960651A1 - Procede de correction de mesures de reflectivite et radar mettant en oeuvre ce procede - Google Patents

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Abstract

L'invention a pour objet un procédé de correction de mesures de réflectivité effectuées par un radar tel qu'un radar météorologique, une mesure de réflectivité étant associée à un volume de résolution. Il comporte au moins un étape (600) d'acquisition de la mesure Z de réflectivité correspondant au volume de résolution courant, une étape (601) d'estimation de l'atténuation k introduite par les gouttelettes nuageuses, ladite estimation étant réalisée grâce à l'utilisation d'un profil vertical moyen de contenu en eau liquide nuageuse, une étape (602) d'estimation de l'atténuation k ,O introduite par le dioxygène, une étape (603) d'estimation de l'atténuation k ,H2O introduite par la vapeur d'eau, une étape (605) de détermination de l'atténuation spécifique totale k des composantes non détectables en tenant compte de l'atténuation k de l'atténuation k ,o et de l'atténuation k ,H2O estimées aux étapes précédentes, une étape (604) de correction de la réflectivité mesurée prenant en compte l'atténuation spécifique totale estimée k. L'invention a aussi pour objet un radar météorologique embarqué mettant en œuvre le procédé.

Description

Procédé de correction de mesures de réf lectivité et radar mettant en oeuvre ce procédé
L'invention concerne un procédé de correction de mesures de réflectivité et un radar mettant en oeuvre ce procédé. Elle s'applique notamment au domaine des radars météorologiques embarqués sur des avions comme par exemple les radars fonctionnant en bande X, c'est-à-dire dont la fréquence (t) avoisine 10 GHz. L'invention est cependant applicable à d'autres fréquences. io Un radar météorologique émet des impulsions de très courte durée suivie de temps d'écoute. L'estimation de la position et de l'intensité des précipitations est effectuée par analyse des échos de ces impulsions. Cette analyse est réalisée, par exemple, sur la base d'une mesure du niveau de réflectivité sur le volume de résolution du radar. 15 Il existe des termes qui ne sont pas détectables en réflectivité. Ces composantes sont principalement les gouttelettes de nuage, les gaz atmosphériques et les effets de la non-uniformité du remplissage du volume de résolution radar. Les nuages d'eau liquide sont constitués de gouttelettes d'eau 20 sphériques microscopiques que l'on rencontre à des températures positives mais aussi négatives. Dans ce dernier cas, elles sont dans un état métastable de surfusion qui est observable jusqu'à -42 °C. Les gouttelettes jouent un rôle essentiel dans la physique des systèmes précipitants car elles interviennent dans la formation et la croissance des précipitations, par 25 exemple la grêle. Les gouttelettes de nuage présentent une réflectivité faible inférieure à -15 dBZ comme indiqué dans l'article de H. Sauvageot et J. Omar intitulé Radar reflectivity of cumulus clouds, Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, vol. 4, pages 264-272, 1987. Elles sont donc indétectables par le radar parce que de réflectivité inférieure au signal 30 détectable, bien qu'elles atténuent de manière significative les micro-ondes, en particulier en bande X et aux fréquences supérieures, comme explicité dans l'article de O. Pujol, J.-F. Georgis, L. Féral et H. Sauvageot intitulé « Degradation of radar reflectivity by cloud attenuation at microwave frequency », Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, vol. 24, pages 35 640-657, 2006.
Les gaz atmosphériques sont, eux aussi, non détectables par un radar, et contribuent à l'atténuation des ondes électromagnétiques et donc du signal radar. Dans le domaine fréquentiel considéré, les gaz atténuants sont principalement le dioxygène 02 et la vapeur d'eau H20, comme indiqué dans l'ouvrage de H. Sauvageot intitulé « Radar Meteorology », Artech House Publisher, 1992. Le dioxygène présente deux bandes d'absorption centrées autour de 60 et 119 GHz. La vapeur d'eau présente quant à elle deux bandes d'absorption de fréquences centrales approximativement situées à 22 et 183 GHz. II en résulte que ces gaz affectent la propagation des micro-ondes, notamment celles appartenant à la bande X. L'homogénéité de la cible dans le volume de résolution est une hypothèse implicitement admise dans les observations radar et dans les algorithmes utilisés habituellement pour corriger l'atténuation La réflectivité mesurée Zm, exprimée en mm6.m"3, d'un volume de 15 résolution Vr centré sur un point M peut être écrite selon l'équation suivante : Z,n(r) =Z(r)exp 1nlOx -0,2 f k(s)ds 0 I (1) 20 dans laquelle : r est la distance exprimée en km entre le point M et le radar ; k désigne l'atténuation spécifique exprimée en dB.km"' ; Z(r) est la réflectivité non atténuée à la distance r, appelée aussi réflectivité vraie et exprimée en mm6.m-3. C'est ce terme qui comporte l'information utile 25 de la détection. L'atténuation spécifique k contient trois contributions : les précipitations, les gouttelettes de nuage et les gaz atmosphériques. La première contribution est calculable directement car les précipitations sont détectables. Elle ne fait pas l'objet de la première partie de ce brevet ; elle 30 sera donc omise dans la suite de la discussion relative aux composantes non détectables. Mais, elle est évidemment considérée par ailleurs (seconde partie du brevet).
Dans l'équation (1), l'atténuation spécifique k dépend de la distance r entre M et le radar. Aucune information sur la géométrie du volume de résolution Vr n'intervient dans cette relation. Précisément, k est une atténuation spécifique moyenne dans Vr. Il en résulte que la réflectivité mesurée Zm est aussi une grandeur lissée sur le volume de résolution considéré. Cet effet de lissage a nécessairement une influence sur la correction d'atténuation, et introduit un biais dans les mesures. Cette situation n'est pas prise en compte de manière simple dans les solutions de l'état de la technique. II est très difficile de la corriger car ce que l'on mesure reste une valeur lissée sur un volume de résolution. Compte tenu de l'ouverture à 3 dB du faisceau d'un radar embarqué, cette ouverture étant par exemple égale à 4°, le volume de résolution peut être très important. Ainsi, à quelque 150 km de distance, son extension verticale vaut environ 10 km, de sorte qu'aux latitudes moyennes le volume de résolution contient toute la troposphère. La non-uniformité du remplissage du volume de résolution est alors le cas général. On voit donc qu'elle devient problématique pour des observations à moyennes et longues distances. L'exploitation du signal radar, en particulier pour estimer, à distance, de façon réaliste, la dangerosité d'un système précipitant, nécessite de corriger au mieux l'atténuation due aux causes citées précédemment afin d'obtenir une mesure de la réflectivité aussi proche que possible de la réflectivité vraie. L'atténuation par les gouttelettes nuageuses est importante si l'onde électromagnétique se propage à l'intérieur d'un système précipitant.
C'est par exemple le cas pour des observations de cellules convectives baignant dans un fond stratiforme étendu. De même, l'observation de deux cellules convectives alignées suivant la radiale radar nécessite, afin d'évaluer la dangerosité de la situation, de corriger l'atténuation par la composante non détectable que sont les gouttelettes nuageuses. Ainsi, un danger lié à un système précipitant observé peut être sous-estimé, en particulier lorsque le radar fonctionne en bande X et aux fréquences supérieures. La correction d'atténuation des gouttelettes nuageuses serait aisée si celles-ci étaient détectables directement ou même indirectement. Plusieurs méthodes indirectes ont été développées dans ce sens. Une première consiste à utiliser un radar bi-fréquence, c'est-à-dire à réaliser deux observations localisées au même point dans l'espace-temps à des fréquences différentes (Gosset et Sauvageot 1992). Par exemple, le couple de fréquences 10 GHz / 35 GHz convient pour cela. Toutefois, cette technique n'est pas indemne d'ambiguïté de mesures comme celles liées à la confusion entre des effets non Rayleigh et l'atténuation. En outre, il est difficile de la mettre en oeuvre pour des radars aéroportés, lesquels fonctionnent avec une seule fréquence, notamment pour des raisons d'encombrement. Une variante permettant d'éliminer l'ambiguïté non-Rayleigh est fondée sur l'emploi de trois fréquences, comme explicité dans l'article de N. Gaussiat, H. Sauvageot et A.J. Illingworth intitulé « Cloud liquid water and ice content retrieval by multi-wavelength radar », Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, Vol. 20, pages 1264-1275, 2003. Ce mécanisme est techniquement lourd, et d'autant moins réaliste pour ce qui concerne les radars aéroportés. Ainsi, actuellement, dans le contexte des radars fonctionnant sur une seule fréquence, comme par exemple les radars aéroportés, il n'existe pas de méthode exploitable permettant de corriger l'atténuation des micro-ondes due aux gouttelettes de nuages.
L'atténuation par les gaz atmosphériques n'est négligeable que pour des observations à courtes distances, ce qui n'est pas le cas, par exemple, dans le contexte de l'aviation civile car un pilote doit connaître le danger météorologique à des distances supérieures à 100 km.
La non-uniformité des volumes de résolution peut, elle aussi, être négligée pour des observations à courtes distances et des petites ouvertures des faisceaux radar. Ce n'est, là aussi, pas le cas dans l'aviation civile : les radars utilisés possèdent des ouvertures à 3 dB relativement grandes, par exemple 4°, et l'information recherchée par le pilote est éloignée de l'avion de quelque 100 km au moins. Un but de l'invention est notamment de remédier aux inconvénients précités. À cet effet, l'invention a pour objet un procédé de correction des mesures de réflectivité effectuées par un radar tel qu'un radar météorologique, une mesure de réflectivité étant associée à un volume de résolution. Il comporte au moins : - une étape d'acquisition de la mesure Zm(i) de réflectivité correspondant au volume de résolution courant ; - une étape d'estimation de l'atténuation kc introduite par les gouttelettes nuageuses, ladite estimation étant réalisée grâce à l'utilisation d'un profil vertical moyen de contenu en eau liquide nuageuse ; - une étape d'estimation de l'atténuation kg,o2 introduite par le dioxygène ; - une étape d'estimation de l'atténuation kg,H2o introduite par la vapeur d'eau ; - une étape de détermination de l'atténuation spécifique totale k des composantes non détectables en tenant compte de l'atténuation kc, de l'atténuation kg,oz et de l'atténuation kg,Hzo estimées aux étapes précédentes ; - une étape de correction de la réflectivité mesurée prenant en compte l'atténuation spécifique totale estimée k.
La valeur du contenu en eau nuageuse Mn est déterminée, par exemple, en utilisant le profil vertical suivant : Mn (i) =101a;xT(i)-a2 } dans lequel : Mn représente le contenu en eau nuageuse exprimé en g.m"3 ; T représente la température exprimée en ° C ; 10{1 représente la fonction puissance de 10 ; aim et atm sont des paramètres connus dépendant des conditions so climatiques du lieu géographique. L'atténuation kc est déduite, par exemple, de la valeur Mn estimée en utilisant l'expression : kc(i)= axMn(i) dans laquelle a est une valeur réelle dépendant de la température. L'atténuation spécifique du dioxygène est estimée, par exemple, en utilisant l'expression : kg,o2 (i) = Ci xp(i)2 dans laquelle : C1 est une constante choisie en fonction du lieu géographique et de la 1 o saison ; p(i) représente la pression.
L'atténuation spécifique de la vapeur d'eau est estimée, par exemple, en utilisant l'expression : T+273,15 T-A3 6 kg,H2o(i)= C2 xp(i)xMv(i) dans laquelle ; C2 est une constante choisie en fonction du lieu géographique et de la 20 saison ; Mv représente le contenu en vapeur d'eau. La pression p(i) associée au pixel i est déterminée en utilisant, par exemple, une fonction de décroissance de la pression avec l'altitude de l'atmosphère standard. 25 Le contenu M' en vapeur d'eau est estimé, par exemple, en utilisant un profil vertical standard de contenu en vapeur d'eau défini par l'expression : Mv = exp A2 x T dans laquelle les coefficients A1, A2 et A3 sont des valeurs moyennes, issues de mesures radiométriques choisies selon les conditions climatiques. 15 30 L'atténuation spécifique totale dans un volume de résolution n est estimée, par exemple, en utilisant l'expression suivante : k(n)=kc(n)+kg(n) Dans laquelle : kg(n) représente la somme des estimations kg.o2 et kg,H20 dans le nième volume de résolution. L'invention a aussi pour objet un procédé de correction des io mesures de réflectivité effectué par un radar tel qu'un radar météorologique, une mesure de réflectivité étant associée à un volume de résolution. Le volume de résolution courant est analysé de manière à déterminer si le plan représentant l'isotherme 0° C le traverse. Lorsque le plan représentant l'isotherme 0° C traverse le volume de résolution courant, ledit volume est 15 découpé en deux parties situées de part et d'autre dudit plan, l'atténuation associée au volume de résolution est déterminée en tenant compte de la contribution de chacune des parties à la réflectivité mesurée. La réflectivité associée au volume de résolution courant est corrigée en utilisant l'atténuation ainsi déterminée. 20 Selon un aspect de l'invention, l'atténuation, pour les précipitations, est déterminée en utilisant l'expression :
k = ax(1-a)b x(Zm)b +a'xax(Zm)b
25 dans laquelle a, b, a' et b' sont des constantes réelles à choisir selon les conditions climatiques et le type de précipitations. L'invention a aussi pour objet un radar météorologique embarqué dans un aéronef caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour mettre en oeuvre au moins l'un des procédés tels que décrits précédemment. 30 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit, donnée à titre illustratif et non limitatif, faite en regard des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 donne un exemple d'image radar en bande S d'une ligne de grains s'étendant sur environ 200 km ; - la figure 2 donne un exemple de mesure de la réflectivité en bande X par un radar aéroporté se trouvant en présence de la ligne de grains présentée sur la figure 1 ; - la figure 3 donne un exemple de méthode permettant d'estimer l'atténuation due aux gouttelettes nuageuses ; - la figure 4 représente le champ atténuation cumulée en bande X due aux gouttelettes nuageuses ; - la figure 5 représente le champ d'atténuation cumulée par les gaz atmosphériques ; - la figure 6 résume les différentes étapes pouvant être mises en oeuvre par le procédé selon l'invention afin de corriger la valeur de réflectivité pour un pixel donné ; - la figure 7a illustre le problème de variabilité de la réflectivité dans un volume de résolution ; - la figure 7b illustre le cas où la somme des atténuations dans un même volume de résolution est supérieure à l'atténuation spécifique calculée à partir d'une valeur moyenne (Z) ; - la figure 8a illustre un exemple où le volume de résolution possède une réflectivité Z uniforme et des atténuations cumulées différentes le long de trajets distincts. - la figure 8b illustre l'effet sur la réflectivité mesurée d'atténuations cumulées importantes et très différentes ; la figure 8c illustre l'effet sur la réflectivité mesurée d'atténuations cumulées voisines et faibles ; et - la figure 9 donne un exemple de procédé permettant de corriger la non uniformité de la réflectivité due à l'isotherme 0° C.
La figure 1 donne un exemple d'image radar en bande S (f = 3 GHz) d'une ligne de grains s'étendant sur environ 200 km. Une image radar est composée de pixels, chacun d'eux étant associé à un volume de résolution auquel est associée une mesure radar. Ces pixels sont habituellement colorés et leur couleur correspond, par exemple, à une mesure de réflectivité. L'image radar colorée générée permet ainsi de distinguer visuellement la présence de précipitations. La figure 1 étant en noir et blanc, le niveau de réflectivité n'est pas représenté en couleur, mais en suivant une échelle de gris 100, le principe restant le même.
La bande S est très peu atténuée de sorte qu'elle constitue une bonne référence. La présence de cellules convectives 101, 102, 103, 104 de réflectivité importante, supérieure à 40 dBZ, indique la présence possible de grêle et donc témoigne de la dangerosité de ce système. Un radar en bande X 105 est positionné sur l'image. Une ligne 106 correspond à une radiale, 1 o c'est-à-dire à une direction de pointage de l'antenne. Les micro-ondes en bande X, observant selon la radiale définie par la direction AB, seront atténuées, non seulement par les précipitations, mais aussi par les gaz atmosphériques et les gouttelettes nuageuses présentes dans les cellules convectives et la zone stratiforme (Z< 25 dBZ). Aussi sera-t-on conduit à 15 une sous-estimation du danger si l'on ne tient pas compte de l'atténuation de ces composantes non détectables.
La figure 2 donne un exemple de mesure de la réflectivité, en bande X, par un radar aéroporté se trouvant en présence de la ligne de 20 grains présentée sur la figure 1. Comme explicité précédemment, les composantes non détectables introduisent une erreur menant notamment à une sous-estimation du danger lié à un système précipitant. L'invention propose avantageusement de corriger la réflectivité 25 mesurée par une estimation de l'atténuation due aux gouttelettes nuageuses d'une part et aux gaz atmosphériques comme le dioxygène (02) et la vapeur d'eau (H2O) d'autre part, ainsi qu'une prise en compte des défauts d'homogénéité des volumes de résolution. Cette correction peut être effectuée en utilisant, par exemple, une 30 expression dérivée de l'expression (1) obtenue en considérant la forme logarithmique des grandeurs de cette expression : 10xlg(Zm)=10xlg(Z)-2x Jk(s)ls (2) 0 En posant ZmBZ =10xlg(Zm) et ZdBZ =10xlg(Z), l'expression (2) devient : Zm Z = ZdBZ - 2x Jk(s)1s (3) 0 ZmBZ et ZdBZ étant exprimées en dBZ, alors que Zm et Z étaient exprimées en mm6.m"3. Sous forme discrétisée, si i désigne l'indice d'un pixel le long d'une radiale, c'est-à-dire le long d'une ligne de tir du radar (une direction donnée de pointage de l'antenne), l'expression suivante peut être utilisée pour retrouver la réflectivité vraie Z(i) à partir de la valeur de la réflectivité mesurée Zm(i) : i-~ ZdBZ(i)=ZmBZ(i)+2xArxlk(n) (4) n=1 dans laquelle : Ar est la distance entre deux pixels consécutifs ; k(n) l'atténuation spécifique ; le second terme à droite du signe d'égalité correspond à l'atténuation 20 cumulée le long de la direction de tir pour un trajet aller-retour, ce qui explique la présence du facteur 2. Pour les composantes non détectables (nuages, gaz), l'atténuation spécifique k(n) estimée dans le n-ième volume de résolution présent sur la direction de tir peut être décomposée en utilisant l'expression suivante : 25 k(n) = kc (n)+kg (n) (5) dans laquelle : kc(n) est la contribution à l'atténuation spécifique des gouttelettes nuageuses; 3o kg(n) est la contribution à l'atténuation spécifique des gaz (dioxygène et vapeur d'eau).
Par conséquent, une fois les contributions à l'atténuation spécifique des composantes non détectables estimées, la réflectivité mesurée peut en être corrigée.
La figure 3 donne un exemple de méthode permettant l'estimation de l'atténuation due aux gouttelettes nuageuses. Une première étape a pour objectif l'acquisition 300 de données, notamment la mesure de réflectivité ZmBZ (i) pour le volume de résolution en cours de traitement, appelé, dans la suite de la description, volume de résolution courant, et son altitude z(i). Il est ensuite vérifié que trois conditions explicitées ci-après sont réunies. Si l'une de ces conditions n'est pas validée, cela signifie qu'il ne peut pas y avoir de gouttelettes nuageuses. II n'est alors pas nécessaire de calculer kc.
Les gouttelettes nuageuses sont nécessaires à la formation des précipitations. Par conséquent, un système précipitant détectable en réflectivité est nécessairement associé en altitude, jusqu'à des températures supérieures à -42 °C, à un nuage générateur, c'est-à-dire à une composante non détectable en réflectivité. La première condition à vérifier 301 est donc que la température T dans le volume de résolution soit supérieure à -42 °C. La seconde condition à vérifier 302 est que la réflectivité mesurée ZmBZ dépasse une valeur seuil Ar choisie. Par exemple, ce seuil peut être choisi tel que Ar= 0 dBZ. La troisième condition à vérifier est que l'altitude z(i) du centre du volume de résolution courant soit supérieure à une altitude zb calculée. Cette altitude zb correspond à la base des nuages et est appelée, dans la suite de la description, altitude de base. Celle-ci est préalablement déterminée pour chaque région climatique et chaque saison, par exemple à partir d'une moyenne statistique climatique déduite d'une base de données de ré-analyse de modèles de prévision. Un exemple de base de données pouvant être utilisée à cet effet est une base de données contenant les ré-analyses du modèle de l'ECMWF ERA 40, ECMWF étant un acronyme venant de l'expression anglo-saxonne « European Centre for Medium Range Weather Forecasting ». On peut aussi utiliser des sorties de modèles actuels et des informations météorologiques, déduites, par exemple, de radiosondages ou d'instruments de bord. Ainsi, il est vérifié 303 que z(i) zb. Si c'est le cas, la troisième condition est vérifiée et une succession d'étapes 304, 305 menant à une estimation de l'atténuation kc est appliquée. Sinon, un autre pixel est traité 306. Le principe de détermination de l'atténuation kb s'appuie sur l'utilisation d'un profil vertical moyen de contenu en eau liquide nuageuse Mn, Mn correspondant à la masse totale des gouttelettes de nuages, hors gouttes de pluie et autres hydrométéores, pour un mètre cube d'air sec. Ce profil vertical moyen peut être déterminé comme décrit ci-après. La forme du profil vertical de Mn est une forme moyenne déduite de statistiques collectées, sur un grand nombre de sites géographiques, par exemple à l'aide de profileurs radiométriques micro-ondes multicanaux et de mesures par avions instrumentés. Ce profil peut être choisi tel qu'il ne dépende que de la température T, qui joue le rôle de coordonnée verticale. Ainsi, une étape du procédé 304 détermine une valeur de M' (i) correspondant au pixel i.
II est alors possible pour déterminer M' (i) d'utiliser, par exemple, une expression de la forme : 1g[Mn(i)]=a, xT(i)-a2 (6) dans laquelle : M' (i) représente le contenu en eau liquide nuageuse exprimé en g.m"3 pour le pixel i ; atm et a2m sont des paramètres connus dépendant des conditions climatiques, par exemple pour les régions continentales de latitudes 3o moyennes : atm - 0,023 et a2m 0,920. T(i) représente la température exprimée en degrés Celsius (° C) pour le pixel
Ig() représente la fonction logarithme en base 10. Ainsi, pour obtenir M' (i) directement, il suffit d'appliquer 35 l'expression suivante : Mn (1) = 101amxT(i)-az } (7) Afin d'éviter des valeurs aberrantes de Mn, il est judicieux de restreindre l'application de l'équation 7 à des températures inférieures à une certaine valeur, par exemple 10° C, cette valeur étant souvent celle pour laquelle on observe un maximum du contenu en eau liquide nuageuse. Au-dessus de cette température seuil, on peut admettre un contenu en eau liquide nuageuse constant, égal à sa valeur pour T = 10 ° C.
L'intégrale verticale suivant T du profil de Mn est contrainte de vérifier la valeur intégrée déduite de la base de données de ré-analyse en chaque point du globe, ou, plus précisément, pour chaque aire climatiquement homogène. Ainsi, afin de déterminer les valeurs de Mn pour différentes altitudes, un profil de température T peut être utilisé. Ce profil peut être déduit de bases de données provenant de radiosondages ou de profils satellite. Si ce type de données n'est pas disponible, on peut considérer à l'intérieur du nuage détectable, une décroissance linéaire de la température égale au gradient adiabatique humide dT / dz= -6,5 °C.km-1, la température au sol devant être choisie selon la situation météorologique, la saison et le lieu.
L'atténuation kc du pixel i étant proportionnelle à Mn(i) il est possible de l'obtenir 305 en utilisant l'expression suivante : kc(i)=axMn(i) (8) dans laquelle a est une valeur réelle dépendant de la température. Ainsi, en bande X, les valeurs suivantes de a pourront être avantageusement choisies : a=11,2x10-2 si -42°CT<0°C; a = 8,58x10-2 si 0 °C T < 10 °C ; a=6,30x10-2 si 10°C<_T<20°C; a=4,83x10-2 si T20 °C.
S'il y a d'autres pixels à traiter 306, et donc que l'atténuation kc(i) doit être calculée pour les volumes de résolution leur étant associé, les étapes précédemment décrites sont à nouveau appliquées à cet effet.
La figure 4 représente l'atténuation cumulée, en bande X, due aux gouttelettes nuageuses pour le cas du système de la figure 2. On constate qu'elle peut dépasser 3 dB pour des distances supérieures à 150 km, voire atteindre 6 dB, en bout de radiale. Ces valeurs sont significatives et avantageusement considérées dans la méthode de 1 o correction de l'atténuation selon l'invention.
Concernant les gaz atmosphériques, 02 et H2O, l'atténuation dépend de la température T, de la pression atmosphérique p exprimée en atmosphères et du contenu en vapeur d'eau M' exprimé en g.m-3. Il est 15 possible d'exprimer l'atténuation spécifique de ces gaz, pour le pixel i, en utilisant les relations suivantes :
kg,o2 (i) = Ci x p(i)2 (9)
20 kg,x2o(i) = C2 xp(i)xMv(i) (10) dans lesquelles C1 et C2 sont des constantes, à choisir selon les conditions climatiques, et qui sont influencées par la température. Des informations complémentaires concernant ces modèles peuvent être trouvées dans le 25 livre de H. Sauvageot intitulé Radar Meteorology, Artech House Publisher, 366 pages, 1992. Les champs de pression, de température et de contenu en vapeur d'eau ne sont pas connus avec précision à tout instant et en tout point de l'atmosphère. 30 Pour le dioxygène, on considère des coefficients standards, comme la constante C1 d'atténuation mentionnée précédemment. De surcroît, le calcul de la correction d'atténuation nécessite de connaître le champ de pression. Pour cela, on peut utiliser, par exemple, la décroissance de pression avec l'altitude de l'atmosphère standard. En d'autres termes, la pression p(i) associée au pixel i peut s'exprimer en utilisant l'expression suivante : p(i) = psoi x exp dans laquelle :
pso, représente la pression au sol ;
z(i) représente l'altitude du i-ième pixel ;
H correspond à l'échelle de hauteur. Celle-ci représente l'altitude, compté à partir du sol, à partir de laquelle la variation relative de pression par rapport au sol Ap/psoi vaut 1/e. Pour z= H et Ap/psoi = 1/e ; H vaut 8,3 km. L'atténuation kg,o2 correspondant au dioxygène peut alors être déterminée en utilisant l'expression (9).
Pour la vapeur d'eau, en air clair, on adopte une méthodologie analogue à savoir que l'on se réfère pour la pression à l'atmosphère standard. En plus des coefficients comme la constante C2 d'atténuation mentionnée précédemment, un profil vertical standard de contenu en vapeur d'eau est utilisé. Pour le calculer, on peut utiliser, par exemple, les relations présentées dans l'article de A. lassamen, H. Sauvageot, N. Jeannin et S. Ameur intitulé Distribution of tropospheric water vapor in clear and cloudy conditions from microwave radiometric profiling, Journal of Applied Meteorology, vol. 48, pages 600-615, 2009. Ces relations sont alors utilisées en distinguant le cas de l'air clair (vapeur non saturante) de celui des nuages et des précipitations (vapeur saturante), là où la réflectivité n'est pas nulle. Ces expressions sont de la forme : Mv(i)= A' exp7A2x T(i) T+273,15 T-As, dans laquelle les coefficients A1, A2 et A3 sont des valeurs moyennes, issues de mesures radiométriques effectuées au préalable et choisies selon les conditions climatiques. (12)30 16 La température T est exprimée en degré Celsius (°C).
L'atténuation kg,H20 correspondant à la vapeur d'eau peut alors être déterminée en utilisant l'expression (10) pour laquelle tous les termes ont été 5 estimés.
La figure 5 représente le champ d'atténuation cumulée par les gaz atmosphériques calculé comme indiqué précédemment. On voit que l'on peut atteindre, sur le trajet aller-retour du signal radar des atténuations cumulées 10 allant jusqu'à plus de 3 dB pour des propagations sur de longues distances. Naturellement, les méthodes présentées ici en bande X peuvent être aisément adaptées à d'autres fréquences utilisées par les radars embarqués.
15 La figure 6 résume les différentes étapes pouvant être mises en oeuvre par le procédé selon l'invention afin de corriger la valeur de réflectivité pour un pixel donné. Dans un premier temps, la valeur de réflectivité associée au pixel i courant est mesurée 600. Les atténuations dues aux gouttelettes nuageuses 20 601, au dioxygène 602 et à la vapeur d'eau 603 sont estimées comme explicité précédemment. Enfin, ces estimations sont utilisées pour obtenir une valeur corrigée ZdBZ de la valeur de réflectivité mesurée ZmsZ 604. Ainsi, l'invention permet avantageusement de corriger l'atténuation de propagation des micro-ondes émises par un radar météorologique, par 25 exemple embarqué sur un avion.
La figure 7a illustre le problème de la variabilité de la réflectivité dans un volume de résolution. La représentation est bidimensionnelle pour des raisons de simplification de représentation. 30 Comme mentionné dans l'article de M. Gosset et I. Zawadzki intitulé Effect of non-uniform beam filling on the propagation of the radar signal at X band frequencies, Part 1: changes in the k(Z) relationship, Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, vol. 18, pages 1113-1126, 2001, la non uniformité du champ de réflectivité influe sur la correction d'atténuation par deux types d'effets. L'un est dû à la variabilité de la réflectivité et l'autre est lié à l'atténuation cumulée entre le radar et la cible. On considère dans la suite un faisceau radar avec, à la distance r, un volume de résolution Vr. Le volume de résolution est, par exemple, scindé 5 en deux parties 700, 701. La première partie 700 du volume de résolution est définie par une direction 01 et la direction de tir 704 du radar. Cette partie du volume de résolution est de réflectivité Z1(01, r). La deuxième partie 701 est définie par une direction 02 et la 1 o direction de tir 704 du radar. Cette partie du volume de révolution est de réflectivité Z2(02, r) ~ Z1(01, r). À chacune de ces parties correspond une atténuation spécifique liée aux précipitations, d'expressions respectives axZib et axZ2b, par exemple, a et b étant des constantes réelles choisies telles que a > 0 et b 1 15 selon les conditions climatiques et le type de précipitations. Comme illustré sur la figure 7b, la somme de ces atténuations est supérieure à l'atténuation spécifique a(Z)b, calculée à partir de la valeur moyenne (Z) de Z1 et Z2, puisque la relation impliquée est non linéaire. Ainsi, l'atténuation spécifique de ce volume de résolution est sous- 20 estimée en prenant la valeur moyenne de sa réflectivité. En d'autres termes, l'effet de moyenne introduit pour l'atténuation spécifique un biais négatif, lequel est de surcroît inaccessible par mesure puisque la valeur mesurée est une moyenne spatiale sur l'ensemble de Vr. Naturellement, ce biais est d'autant plus important que Z1 est différent de Z2. L'atténuation spécifique est 25 donc d'autant plus sous-estimée que la variabilité de la réflectivité dans le volume de résolution est importante. C'est le cas si on se trouve par exemple en bordure d'une zone convective grêlifère intense, où la réflectivité peut passer de quelque 50-60 dBZ à 30 dBZ sur 1 ou 2 km.
30 La figure 8a illustre un exemple où le volume de résolution 800 possède une réflectivité Z uniforme et les atténuations cumulées le long des trajets définis par 01 802 et 02 801 diffèrent. La figure 8b montre que pour des atténuations cumulées importantes, l'une des parties est beaucoup plus atténuée que l'autre de 35 sorte que Z1 « Z2. L'atténuation spécifique totale axZib + axZ2b peut alors être plus petite que l'atténuation spécifique réelle axZb, obtenue à partir de la réflectivité Z qui correspond à la valeur de réflectivité pour une atténuation cumulée uniforme ou nulle. Dans ce cas, l'atténuation est surestimée. Cette fois, la variabilité de l'atténuation cumulée introduit un biais positif, lui aussi inaccessible. La figure 8c illustre le cas où les atténuations cumulées sont voisines et faibles, ou si l'une est quasi nulle. On a alors une situation inverse; le biais est négatif et l'atténuation sous-estimée.
Pour tenir compte de la non uniformité de la réflectivité dans un volume de résolution Vr, il est utile de connaître, au moins partiellement, comment la réflectivité peut varier dans le volume. Si l'on observe la figure 1, par exemple, la structure de ce champ interdit toute correction de la non-uniformité. En effet, la mesure de réflectivité pour Vr peut résulter soit d'une zone où se trouve, à l'intérieur même de Vr, une séparation franche entre une partie de forte réflectivité et une partie de faible réflectivité, soit d'une zone plutôt uniforme dans laquelle la réflectivité varie très peu. Ce dernier cas peut correspondre par exemple à la partie convective ou stratiforme d'une ligne de grains. Puisque, dans ces cas extrêmes, les variations de la réflectivité dans Vr sont totalement différentes, toute tentative de correction précise est arbitraire et inefficace. En revanche, le procédé selon l'invention propose de prendre en compte la variation de la réflectivité à l'intérieur du volume de résolution due à la séparation marquée par l'isotherme T = 0 ° C. Hors des zones grêlifères, cet isotherme marque une séparation entre la pluie (T > 0 ° C) et la neige (T <0°C).
Un exemple de procédé permettant la correction de la non uniformité de la réflectivité due à l'isotherme 0° C est illustré figure 9.
Tout d'abord, en utilisant le profil de température initialement défini, l'altitude zo de l'isotherme 0° C est déterminée 901. Si elle est négative ou nulle, l'isotherme n'existe pas, ce qui signifie que seule la neige est présente dans le volume de résolution (il n'y a pas de pluie). Auquel cas, il n'y a pas lieu d'appliquer les autres étapes du procédé.
Si l'altitude est positive 902, un pixel selon la verticale correspondant à un volume de résolution à une distance r et une élévation B du radar est isolé 903. L'extension spatiale 904 de ce pixel est alors déterminée en 5 utilisant, par exemple, l'expression suivante :
Az = rxtan(03dB) (13) Dans laquelle 03dB est l'ouverture à 3 dB, par exemple égale à 4°. 10 Les altitudes minimum et maximum du faisceau notées respectivement Zmin et Zmax peuvent être déterminées 906 en utilisant les expressions suivantes : Zmin=z-AZ/2 (14) 15 Zmax=z+OZ/2 (15) Dans les relations (14) et (15), l'altitude z, qui est celle correspondant au point central M du volume de résolution associé au pixel 20 isolé, peut être obtenue 905 en utilisant l'expression : (16) dans laquelle : 25 zr est l'altitude fixée du radar (par exemple 8 km). le troisième terme r2/(2xRT) est dû à la rotondité de la Terre, cette dernière étant affectée d'un rayon dit radioélectrique RT = 8 490 km, permettant de tenir compte de la réfraction atmosphérique. La différence zmax - zo est ensuite comparée à Lz 907. Si zmax - zo 30 < Oz, cela signifie que le volume de résolution est traversé par l'isotherme 0 ° C. Le volume de résolution est alors coupé en deux fractions de volume 908. La fraction de volume au-dessus de l'isotherme vaut : rz z= r x sin (0) + z r+ 2xRT Zmax - Zo (17) Zmax - Zmin
Si la valeur de Zm;n déterminée précédemment 906 est négative, celle-ci est forcée à 0 pour le calcul de a.
L'atténuation du pixel est ensuite déterminée 909. La pluie atténue le signal radar dans la fraction de volume en dessous de l'isotherme. D'autre part, la neige atténue le signal, dans une moindre mesure, au-dessus de l'isotherme. On considère que la réflectivité Zm (exprimée en mm6.m"3) du pixel 10 est en partie due à celle de la pluie selon la proportion (1-al et à celle de la neige selon la proportion a. L'atténuation vaut donc :
k=ax(1-a)bx(Zr)b+a5<ax(Zm)b1 (18) 15 expression dans laquelle a, b, a' et b' sont des constantes réelles. À titre d'exemple, les valeurs suivantes peuvent être choisies : a = 1.05x104 b = 0.811 a' = 1,396x10-' 20 b' = 1,25 Si d'autres pixels 910 sont à traiter, les étapes précédentes sont appliquées de nouveau. Sinon, l'exécution du procédé est terminée 911. L'invention présente notamment l'avantage déterminant de tenir compte de la non uniformité du remplissage d'un volume de résolution radar 25 liée à la présence dans ce volume de l'isotherme 0 ° C. Cette non uniformité est, elle aussi, fondamentalement, une composante non détectable en réflectivité. a=

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1- Procédé de correction des mesures de réflectivité effectuées par un radar tel qu'un radar météorologique, une mesure de réflectivité étant associée à un volume de résolution, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte au moins : - un étape (600) d'acquisition de la mesure Zm(i) de réflectivité correspondant au volume de résolution courant ; - une étape (601) d'estimation de l'atténuation kc introduite par les gouttelettes nuageuses, ladite estimation étant réalisée grâce à l'utilisation d'un profil vertical moyen de contenu en eau liquide nuageuse ; - une étape (602) d'estimation de l'atténuation kg,o2 introduite par le dioxygène ; - une étape (603) d'estimation de l'atténuation kg,H2o introduite par la vapeur d'eau ; - une étape (605) de détermination de l'atténuation spécifique totale k des composantes non détectables en tenant compte de l'atténuation de l'atténuation kg,o2 et de l'atténuation kg,H2o estimées aux étapes précédentes ; - une étape (604) de correction de la réflectivité mesurée prenant en compte l'atténuation spécifique totale estimée k.
  2. 2- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'atténuation kc introduite par les gouttelettes nuageuses est estimée (601) en appliquant un profil vertical moyen de contenu en eau liquide nuageuse.
  3. 3- Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que la valeur du 30 contenu en eau nuageuse Mn est déterminée en utilisant le profil vertical suivant : M (i) = 101al"xT(i)-a° } 35 dans lequel :Mn représente le contenu en eau nuageuse exprimé en g.m"3 ; T représente la température exprimée en ° C ; 10{} représente la fonction puissance de 10 ; aim et atm sont des paramètres connus dépendant des conditions 5 climatiques du lieu géographique.
  4. 4- Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que l'atténuation kc est déduite de la valeur Mn estimée en utilisant l'expression : 10 kc(i)=axMn(i) dans laquelle a est une valeur réelle dépendant de la température. 15
  5. 5- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'atténuation spécifique du dioxygène est estimée (602) en utilisant l'expression : kg,o2 (i) = C~ x p(i)2 dans laquelle : Ci est une constante choisie en fonction du lieu géographique et de la saison ; p(i) représente la pression. 25
  6. 6- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'atténuation spécifique de la vapeur d'eau est estimée (603) en utilisant l'expression : 30 kg,H2o(i)=C2xp(i)xMv(0 dans laquelle ; C2 est une constante choisie en fonction du lieu géographique et de la saison ; 35 M" représente le contenu en vapeur d'eau. 20 10
  7. 7- Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6 caractérisé en ce que le champ de pression est estimé en utilisant une fonction de décroissance de la pression avec l'altitude de l'atmosphère standard.
  8. 8- Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7 caractérisé en ce que le contenu M' en vapeur d'eau est estimé en utilisant un profil vertical standard de contenu en vapeur d'eau défini par l'expression : A~ M,4) = T + 273,15 exp(Az x T(i) T - A3 J dans laquelle les coefficients A1, A2 et A3 sont des valeurs moyennes, issues de mesures radiométriques choisies selon les conditions 15 climatiques.
  9. 9- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'atténuation spécifique totale dans un volume de résolution n est estimée en utilisant l'expression suivante : k(n) = kc(n)+kg(n) Dans laquelle : kg(n) représente la somme des estimations kg,o2 et kg,H2o dans le n-25 ième volume de résolution.
  10. 10- Radar météorologique embarqué dans un aéronef caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 20 30
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150145717A1 (en) * 2013-11-26 2015-05-28 Korea Institute Of Construction Technology Integrated rainfall estimation method using x-band dual-polarimetric radar measurement data

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8902100B1 (en) 2008-03-07 2014-12-02 Rockwell Collins, Inc. System and method for turbulence detection
US9244166B1 (en) * 2008-03-07 2016-01-26 Rockwell Collins, Inc. System and method for ice detection
US9846230B1 (en) 2013-03-15 2017-12-19 Rockwell Collins, Inc. System and method for ice detection
US9244157B1 (en) 2008-03-07 2016-01-26 Rockwell Collins, Inc. Weather radar threat depiction system and method
US9864055B1 (en) 2014-03-12 2018-01-09 Rockwell Collins, Inc. Weather radar system and method for detecting a high altitude crystal cloud condition
KR101203714B1 (ko) * 2009-10-07 2012-11-21 한국전자통신연구원 주행 안전 제공 시스템 및 방법
FR2960651B1 (fr) * 2010-05-28 2013-08-23 Thales Sa Procede de correction de mesures de reflectivite et radar mettant en oeuvre ce procede
US9297896B1 (en) * 2011-05-24 2016-03-29 Garmin International, Inc. Electronically steered weather radar
US9019146B1 (en) 2011-09-27 2015-04-28 Rockwell Collins, Inc. Aviation display depiction of weather threats
US9823347B1 (en) 2014-03-12 2017-11-21 Rockwell Collins, Inc. Weather radar system and method for high altitude crystal warning interface
US8947296B2 (en) * 2011-12-15 2015-02-03 GM Global Technology Operations LLC Method and system for measuring a distance with narrowband radar
US9465106B2 (en) * 2012-03-27 2016-10-11 Colorado State University Research Foundation Robust attenuation correction system for radar reflectivity and differential reflectivity
US9599707B1 (en) 2014-01-23 2017-03-21 Rockwell Collins, Inc. Weather radar system and method with path attenuation shadowing
US9535158B1 (en) 2013-11-21 2017-01-03 Rockwell Collins, Inc. Weather radar system and method with fusion of multiple weather information sources
CN103674898B (zh) * 2013-12-13 2016-04-13 中国电子科技集团公司第四十一研究所 一种基于激光测距的反射率测试自动校正方法
US9600999B2 (en) 2014-05-21 2017-03-21 Universal City Studios Llc Amusement park element tracking system
US9810770B1 (en) 2014-07-03 2017-11-07 Rockwell Collins, Inc. Efficient retrieval of aviation data and weather over low bandwidth links
US9547082B2 (en) 2014-11-06 2017-01-17 Honeywell International Inc. Weather radar with bright band suppression
US9869766B1 (en) 2015-01-28 2018-01-16 Rockwell Collins, Inc. Enhancement of airborne weather radar performance using external weather data
US10935693B2 (en) * 2015-03-18 2021-03-02 Honeywell International Inc. Prediction of ice crystal presence in a volume of airspace
US10809375B1 (en) 2015-09-14 2020-10-20 Rockwell Collins, Inc. Radar system and method for detecting hazards associated with particles or bodies
US10302815B1 (en) 2015-10-01 2019-05-28 Rockwell Collins, Inc. System and method of integrating global convective weather
US10494108B1 (en) 2016-05-17 2019-12-03 Rockwell Collins, Inc. System and method for providing icing condition warnings
US10365365B2 (en) * 2016-11-30 2019-07-30 Honeywell International Inc. Enhanced weather radar mapping
RU2645905C1 (ru) * 2016-12-29 2018-03-01 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" Многопозиционная сетевая система метеорологической радиолокации
US10955549B2 (en) 2017-10-12 2021-03-23 Honeywell International Inc. Melting layer estimation by weather radar device
US10877150B2 (en) * 2018-03-06 2020-12-29 Honeywell International Inc. Ice crystal detection by weather radar
CN113093179B (zh) * 2021-03-08 2022-07-12 北京理工大学前沿技术研究院 一种基于天气雷达的昆虫密度监测方法
CN114002681B (zh) * 2021-11-04 2023-05-30 成都信息工程大学 利用毫米波云雷达进行过冷水探测的方法、装置及应用
CN114200549B (zh) * 2021-12-10 2022-07-01 北京华云星地通科技有限公司 一种基于稳定目标的遥感仪器辐射稳定性检测方法及系统
CN113985378B (zh) * 2021-12-30 2022-03-11 雷象科技（北京）有限公司 一种阵列天气雷达衰减订正方法

Family Cites Families (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4249176A (en) * 1974-01-28 1981-02-03 Nippon Soken, Inc. Following distance measuring communication system
JPS5618774A (en) * 1979-07-24 1981-02-21 Honda Motor Co Ltd Radar apparatus for automobile
CH682738A5 (de) * 1991-12-06 1993-11-15 Von Roll Ag Einrichtung zum sicheren automatischen Steuern des gegenseitigen Abstandes von Fahrzeugen.
US5983161A (en) * 1993-08-11 1999-11-09 Lemelson; Jerome H. GPS vehicle collision avoidance warning and control system and method
US5572449A (en) * 1994-05-19 1996-11-05 Vi&T Group, Inc. Automatic vehicle following system
US5568151A (en) * 1995-05-17 1996-10-22 Merritt; David A. Statistical averaging method for wind profiler doppler spectra
JP3726923B2 (ja) * 1996-04-10 2005-12-14 富士重工業株式会社 車両用運転支援装置
JP3805832B2 (ja) * 1996-07-10 2006-08-09 富士重工業株式会社 車両用運転支援装置
DE19741631B4 (de) * 1997-09-20 2013-08-14 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Vermeidung und/oder Minimierung von Konfliktsituationen im Straßenverkehr
US8255144B2 (en) * 1997-10-22 2012-08-28 Intelligent Technologies International, Inc. Intra-vehicle information conveyance system and method
US7979172B2 (en) * 1997-10-22 2011-07-12 Intelligent Technologies International, Inc. Autonomous vehicle travel control systems and methods
US20080154629A1 (en) * 1997-10-22 2008-06-26 Intelligent Technologies International, Inc. Vehicle Speed Control Method and Arrangement
US6067031A (en) * 1997-12-18 2000-05-23 Trimble Navigation Limited Dynamic monitoring of vehicle separation
US6445308B1 (en) * 1999-01-12 2002-09-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Positional data utilizing inter-vehicle communication method and traveling control apparatus
US6161071A (en) * 1999-03-12 2000-12-12 Navigation Technologies Corporation Method and system for an in-vehicle computing architecture
US6201494B1 (en) * 1999-07-30 2001-03-13 Rockwell Collins, Inc. Automatic storm finding weather radar
US20030102997A1 (en) * 2000-02-13 2003-06-05 Hexagon System Engineering Ltd. Vehicle communication network
JP3646605B2 (ja) * 2000-02-23 2005-05-11 株式会社日立製作所 車両走行制御装置
US6615137B2 (en) * 2001-06-26 2003-09-02 Medius, Inc. Method and apparatus for transferring information between vehicles
WO2003005060A1 (fr) * 2001-07-03 2003-01-16 Honeywell International Inc. Affichage du profil vertical a plan arbitraire
US6859705B2 (en) * 2001-09-21 2005-02-22 Ford Global Technologies, Llc Method for operating a pre-crash sensing system with object classifier in a vehicle having a countermeasure system
US7283904B2 (en) * 2001-10-17 2007-10-16 Airbiquity, Inc. Multi-sensor fusion
US7113107B2 (en) * 2002-03-07 2006-09-26 Taylor Lance G Intelligent selectively-targeted communications systems and methods
US6741203B1 (en) * 2002-10-28 2004-05-25 Rockwell Collins Adaptive radar thresholds system and method
US6810321B1 (en) * 2003-03-17 2004-10-26 Sprint Communications Company L.P. Vehicle traffic monitoring using cellular telephone location and velocity data
US7188026B2 (en) * 2003-05-12 2007-03-06 Dash Navigation, Inc. Hierarchical floating car data network
US7515088B1 (en) * 2003-07-31 2009-04-07 Rockwell Collins, Inc. Weather radar detection system and method that is adaptive to weather characteristics
US7129885B1 (en) * 2003-07-31 2006-10-31 Rockwell Collins Adaptive weather radar detection system and method used in continental and maritime environments
US8902100B1 (en) * 2008-03-07 2014-12-02 Rockwell Collins, Inc. System and method for turbulence detection
FR2861180B1 (fr) * 2003-10-21 2006-03-24 Centre Nat Rech Scient Procede pour l'estimation des caracteristiques d'une precipitation
KR100559868B1 (ko) * 2003-10-30 2006-03-13 현대자동차주식회사 차량간 무선통신을 이용한 추돌방지 브레이크시스템 및그의 방법
US7109913B1 (en) * 2004-05-04 2006-09-19 Rockwell Collins, Inc. Airborne weather radar system and radar display
US7444240B2 (en) * 2004-05-20 2008-10-28 Ford Global Technologies, Llc Collision avoidance system having GPS enhanced with OFDM transceivers
US7242343B1 (en) * 2004-09-15 2007-07-10 Rockwell Collins, Inc. Directed sequential hazard assessment weather radar
US7336222B2 (en) * 2005-06-23 2008-02-26 Enerlab, Inc. System and method for measuring characteristics of a continuous medium and/or localized targets using multiple sensors
RU2339971C2 (ru) * 2005-09-28 2008-11-27 Государственное Учреждение "Главная геофизическая обсерватория им, А.И.Воейкова"(ГУ "ГГО") Способ радиотехнического обнаружения смерча
US20070083318A1 (en) * 2005-10-07 2007-04-12 Parikh Jayendra S Adaptive cruise control using vehicle-to-vehicle wireless communication
JP2007132768A (ja) * 2005-11-10 2007-05-31 Hitachi Ltd 通信機能を有する車載レーダー装置
JP2007137126A (ja) * 2005-11-15 2007-06-07 Mazda Motor Corp 車両の障害物検知装置
US7486220B1 (en) * 2006-09-28 2009-02-03 Rockwell Collins, Inc. Storm top detection and prediction
US7307577B1 (en) * 2006-09-28 2007-12-11 Rockwell Collins, Inc. Storm top detection
JP4275694B2 (ja) * 2006-10-27 2009-06-10 三菱電機株式会社 レーダ装置
US20080288162A1 (en) * 2007-05-17 2008-11-20 Nokia Corporation Combined short range and long range communication for traffic analysis and collision avoidance
JP4366419B2 (ja) * 2007-09-27 2009-11-18 株式会社日立製作所 走行支援装置
US7733264B1 (en) * 2007-09-27 2010-06-08 Rockwell Collins, Inc. System and method for generating weather radar information
FR2925697B1 (fr) * 2007-12-21 2010-01-15 Thales Sa Procede de traitement d'une image radar.
FR2926639B1 (fr) * 2008-01-23 2011-10-21 Thales Sa Procede de traitement d'une image radar, issue en particulier d'un radar aeroporte, avec evaluation de l'altitude de l'isotherme 0°c
FR2933203B1 (fr) * 2008-06-27 2011-08-26 Thales Sa Procede de caracterisation de l'intensite de convection d'un nuage, par un radar meteorologique
US8050855B2 (en) * 2008-08-07 2011-11-01 General Motors Llc Method and system for transmitting data to a traffic information server
US7872603B2 (en) * 2008-09-04 2011-01-18 The Boeing Company Method and apparatus for making airborne radar horizon measurements to measure atmospheric refractivity profiles
US8344906B2 (en) * 2008-09-08 2013-01-01 International Business Machines Corporation Automated traffic synchronization
FR2938074B1 (fr) * 2008-11-04 2010-12-24 Thales Sa Procede de traitement de profils verticaux mesures de la puissance des echos renvoyes suite a une emission de signaux radar.
US8154422B2 (en) * 2009-07-24 2012-04-10 Automotive Research & Testing Center Vehicle collision avoidance system and method
FR2960651B1 (fr) * 2010-05-28 2013-08-23 Thales Sa Procede de correction de mesures de reflectivite et radar mettant en oeuvre ce procede

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ENRICO TORLASCHI ET AL.: "The Effect of Mean and Differential Attenuation on the Precision and Accuracy of the Estimates of Reflectivity and Differential Reflectivity", J. ATMOS. OCEANIC TECHNOL., vol. 20, no. 3, March 2003 (2003-03-01), pages 362 - 371, XP007917444 *
MELNIKOV V: "Validation of attenuation correction at X band performed with collocated S-band polarimetric radar", 20091005; 20091005 - 20091009, 5 October 2009 (2009-10-05), pages 1 - 9, XP007917425, Retrieved from the Internet <URL:http://ams.confex.com/ams/34Radar/techprogram/paper_155322.htm, http://ams.confex.com/ams/pdfpapers/155322.pdf> *
OLIVIER PUJOL ET AL.: "Degradation of Radar Reflectivity by Cloud Attenuation at Microwave Frequency", J. ATMOS. OCEANIC TECHNOL., vol. 24, no. 4, April 2007 (2007-04-01), pages 640 - 657, XP007917434 *
PUJOL O ET AL: "Simulations of X band thunderstorm airborne radar observations", ATMOSPHERIC RESEARCH, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 93, no. 1-3, 1 July 2009 (2009-07-01), pages 310 - 316, XP026151600, ISSN: 0169-8095, [retrieved on 20081010], DOI: DOI:10.1016/J.ATMOSRES.2008.09.027 *
ROBERT SERAFIN ED - SKOLNIK M I (ED): "chapter 23, Meteorological Radar", 1 January 1990, RADAR HANDBOOK (2ND EDITION), NEW YORK, NY : MCGRAW-HILL, US, PAGE(S) 23-1, ISBN: 978-0-07-057913-2, XP007917427 *
SERGEY Y MATROSOV ET AL: "The Utility of X-Band Polarimetric Radar for Quantitative Estimates of Rainfall Parameters", JOURNAL OF HYDROMETEOROLOGY,, vol. 6, 1 June 2005 (2005-06-01), pages 248 - 262, XP007917430, ISSN: 1525-755X *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150145717A1 (en) * 2013-11-26 2015-05-28 Korea Institute Of Construction Technology Integrated rainfall estimation method using x-band dual-polarimetric radar measurement data
US9348015B2 (en) * 2013-11-26 2016-05-24 Korea Institute Of Construction Technology Integrated rainfall estimation method using X-band dual-polarimetric radar measurement data

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