一种基于模糊逻辑的双偏振多普勒天气雷达地物杂波抑制方法.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CN105548984A(43)申请公布日2016.05.04(21)申请号201510906877.1(22)申请日2015.12.10(71)申请人中国人民解放军理工大学地址211101江苏省南京市江宁区双龙街60号气象海洋学院(72)发明人黄云仙杨文强马烁马宁张鹏艾未华赵现斌(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人陈建和(51)Int.Cl.G01S7/41(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图2页(54)发明名称一种基于模糊逻辑的双偏振多普勒天气雷达地物杂波抑制方法(57)摘要基于模糊逻辑的双偏振多普勒天气雷达地物杂波抑制方法，将双偏振多普勒天气雷达体扫数据处理成360个间隔为1°的径向线，每条径向线上的数据包括强度、平均多普勒速度、谱宽、差分反射率因子、差分传播相移和相关系数7个回波特征物理量数据；设置7个分别包含强度、平均多普勒速度、谱宽、差分反射率因子、差分传播相移、相关系数的物理量；将7个模糊结果赋予相应权值并累加得到某回波点的地物杂波判据；当某回波点的判据大于阈值，则该点的强度回波为地物杂波；由各个回波点的地物杂波判据对双偏振多普勒天气雷达地物杂波进行抑制，再采用体扫数据中上一层对应点的回波强度值补偿当前层杂波抑制后的空洞。CN105548984ACN105548984A权利要求书1/3页1.一种基于模糊逻辑的双偏振多普勒天气雷达地物杂波抑制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、将双偏振多普勒天气雷达体扫数据处理成360个间隔为1°的径向线，每条径向线上的数据包括强度、平均多普勒速度、谱宽、差分反射率因子、差分传播相移和相关系数7个回波特征物理量数据；步骤2、设置7个分别包含强度、平均多普勒速度、谱宽、差分反射率因子、差分传播相移、相关系数的物理量，即回波强度径向变化、回波强度方位向变化、平均多普勒速度区域方差、谱宽区域平均值、差分反射率因子区域平均值、差分传播相移区域平均值、相关系数径向变化，并为该设置的7个物理量构建相应的隶属函数，将该7个物理量模糊处理为0-1之间的模糊值；步骤3、将7个模糊结果赋予相应权值(每个权值取值在0-1之间，权值之和为1)并累加得到某回波点的地物杂波判据；当某回波点的判据大于阈值，则该点的强度回波为地物杂波；步骤4、由各个回波点的地物杂波判据对双偏振多普勒天气雷达地物杂波进行抑制，再采用体扫数据中上一层对应点的回波强度值补偿当前层杂波抑制后的空洞。2.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑的双偏振多普勒天气雷达地物杂波抑制方法，其特征在于，步骤1中所使用的处理方法为线性插值，其公式为：其中：表示球坐标系中的某一点，R为斜距，θ为方位角，为仰角，θi-1，θi，θi+1表示相邻方位角，表示7个物理量中的某个物理量在点上的值。3.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑的双偏振多普勒天气雷达地物杂波抑制方法，其特征在于，步骤2中所设置的7个物理量与雷达探测数据的关系为：回波强度径向变化：回波强度方位向变化：平均多普勒速度区域方差：2CN105548984A权利要求书2/3页其中谱宽区域平均值：差分反射率因子区域平均值：差分传播相移区域平均值：相关系数径向变化：以上各式中，Z，V，SW，ZDR，KDP，PHV分别表示回波强度、平均多普勒速度、谱宽、差分反射率因子、差分传播相移和相关系数。对于与强度、差分反射率因子、相关系数相关的物理量，取NA＝3，NR＝3；对于与多普勒径向速度、谱宽、差分传播相移相关的物理量，取NA＝3，NR＝9。隶属函数将回波特征物理量模糊处理成[0，1]范围的值，简称模糊化，并赋予权值得到地物杂波判据；判据的值越大表示杂波的可能性越高。根据杂波和气象回波特征量的概率分布特点，采用T型函数作为隶属函数的基本形式，以最能区分出杂波和降水回波为原则，设计出隶属函数。以上7个物理量对应的隶属函数分别为：回波强度径向变化隶属函数回波强度方位向变化隶属函数平均多普勒速度区域方差隶属函数3CN105548984A权利要求书3/3页谱宽区域平均值隶属函数差分反射率因子区域平均值隶属函数差分传播相移区域平均值隶属函数相关系数径向变化隶属函数。4.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑的双偏振多普勒天气雷达地物杂波抑制方法，其特征在于，步骤3中将7个物理量的模糊结果与其权值相乘，并累加得到最终判据T为：其中，分别为相应模糊值的权值，其取值因不同雷达型号、站点而异；设定判决阈值为0.5，当判据大于阈值，则在地物杂波抑制过程中删除该点回波强度数据。5.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑的双偏振多普勒天气雷达地物杂波抑制方法，其特征在于，步骤3中7个权值，先将其均设定为0.