一种机载多扫描气象雷达目标垂直轮廓重建方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN104597449A(43)申请公布日2015.05.06(21)申请号201510073304.5(22)申请日2015.02.11(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市白下区御道街29号(72)发明人李勇何力宋伟吴迪黄翔飞(74)专利代理机构南京钟山专利代理有限公司32252代理人戴朝荣(51)Int.Cl.G01S13/95(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称一种机载多扫描气象雷达目标垂直轮廓重建方法(57)摘要本发明公开了一种机载多扫描气象雷达目标垂直轮廓重建方法，利用多扫描机载气象雷达获取的气象回波信息实现对飞机前方气象目标垂直轮廓的显示，快速、准确、全面地反映出气象目标雷达反射率因子在高度维的强度变化与分布范围。本发明通过机载气象雷达载在多扫描工作模式下得到至少8层气象目标信息，并在信息重建过程中创新地运用气象学统计气象目标反射率因子变化规律统计模型；本发明所提供的多扫描机载气象雷达目标垂直轮廓重建方法能够利用多扫描回波信息真实、完整地再现载机航路正前方气象目标垂直轮廓。本发明具有方法简单、操作方便的优点，处理数据量少于传统方法，对系统要求低，且重建精度较高。CN104597449ACN104597449A权利要求书1/1页1.一种机载多扫描气象雷达目标垂直轮廓重建方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤一、获取多层气象目标的多扫描回波数据；步骤二、根据多扫描回波数据估算各层气象目标反射率因子，并将反射率因子数据从极坐标系下转换到直角坐标系下存储；步骤三、根据直角坐标系下存储的反射率因子大小判断并确定各层气象目标中心位置、最远边界和最近边界值；步骤四、依据先验的气象目标反射率因子高度分布模型，修正目标中心位置反射率因子随高度变化曲线；步骤五、选取相邻的两层气象目标反射率因子作为输入数据；步骤六、对上述两层反射率因子分别在边界内进行拟合及归一化处理，并完成距离对准；步骤七、在步骤六所得到的两层数据之间，选取与下层相距一个垂直分辨单元的高度层作为待恢复层，插值得到其反射率因子归一化变化曲线；步骤八、判断并确定该待恢复层气象目标中心反射率因子及其与雷达天线相位中心的水平距离；步骤九、判断并确定该待恢复层水平距离范围内所有散射点的反射率因子值；步骤十、在两层数据之间选取新的高度层，重复步骤七至步骤九，自下而上地逐层求出两层之间所有垂直分辨单元上的目标反射率因子值；步骤十一、选取新的一组相邻层气象目标反射率因子作为输入数据，重复步骤六至步骤十，自下而上地对全部多扫描回波数据进行处理，得到完整的气象目标垂直轮廓。2.如权利要求1所述的一种机载多扫描气象雷达目标垂直轮廓重建方法，其特征在于：所述多扫描回波数据由多扫描机载气象雷达在至少8种下俯角工作条件下探测航路正前方气象目标所获取，并在由径向距离、下俯角、方位角组成的极坐标下存储。3.如权利要求1所述的一种机载多扫描气象雷达目标垂直轮廓重建方法，其特征在于：步骤二中，各层气象目标反射率因子Z由下式计算得出：2其中，Pt是气象雷达发射功率；Pr是回波功率；G0是天线波束中心方向上的增益；|K|是由散射粒子介电性质决定的常数；λ是雷达波长；R是目标与气象雷达间的距离。4.如权利要求1所述的一种机载多扫描气象雷达目标垂直轮廓重建方法，其特征在于：步骤二中，所述直角坐标系下存储是指，按照径向水平距离和垂直高度存储。5.如权利要求1所述的一种机载多扫描气象雷达目标垂直轮廓重建方法，其特征在于：步骤六中，将所述两层反射率因子分别在边界内进行最小二乘拟合及归一化处理，并对归一化变化曲线按照两层气象目标中心距离对准。6.如权利要求1所述的一种机载多扫描气象雷达目标垂直轮廓重建方法，其特征在于：所述步骤八中，利用步骤四修正后的气象目标中心反射率因子变化曲线以及步骤七中恢复层垂直高度，估计所述恢复层中心的反射率因子大小，同时根据两层气象目标中心与雷达的水平距离，线性插值估计出恢复层中心的水平距离。2CN104597449A说明书1/6页一种机载多扫描气象雷达目标垂直轮廓重建方法技术领域[0001]本发明公开了一种机载多扫描气象雷达目标垂直轮廓重建方法，涉及多扫描机载气象雷达回波信号处理技术领域。背景技术[0002]机载气象雷达是飞机的眼睛，能够有效地探测飞机运动前方雷暴、暴雨、飑线、冰雹等灾害性天气，为安全飞行提供保障，已经成为民航客机、运输机等大飞机必不可少的电子设备。机载气象雷达的重要价值主要体现在对气象目标的连续探测和数据的实时处理、显示。机载气象雷达通过分析、处理航路前方气象目标回波数据，将前方气象状况用清晰的图像显示出来，并将危害天气状况的警报信息及时提供给飞行员。