基于圖像識別的多普勒雷達徑向速度退模糊方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雷達數據采集方法，特別是涉及一種多普勒雷達采集數據的校準方法。

背景技術(shù)

任何觀(guān)測資料在運用前都必須經(jīng)過(guò)質(zhì)量控制，這一點(diǎn)對多普勒雷達資料更為重要。因為受雷達自身硬件設備的限制，其發(fā)射的脈沖重復頻率有一定的限制，導致雷達觀(guān)測資料在強風(fēng)條件或低脈沖重復頻率時(shí)會(huì )出現速度模糊問(wèn)題。

多普勒天氣雷達能夠測得最大徑向風(fēng)速度Vmax稱(chēng)為最大不模糊速度，又稱(chēng)為Nyquist速度，

其中為λ雷達發(fā)射電磁波波長(cháng)，FPR為脈沖重復頻率。

當實(shí)際的風(fēng)速Vt超過(guò)[-Vmax,+Vmax]范圍時(shí)候，雷達會(huì )錯誤的將其折疊到[-Vmax,+Vmax]范圍內，得到為Vr，也就是產(chǎn)生折疊或模糊。那么真實(shí)的徑向速度Vt和觀(guān)測的徑向速度Vr的關(guān)系為：

Vt＝Vr±2nVmax(n＝0,1,2,...)

如果真實(shí)的徑向風(fēng)速Vt滿(mǎn)足|Vt|＜Vmax,n＝0,則Vt＝Vr，如果真實(shí)的徑向風(fēng)速Vt滿(mǎn)足|Vt|＞Vmax,n≠0,則Vt≠Vr，就產(chǎn)生速度模糊，n被稱(chēng)為Nyquist數，求解n的過(guò)程就被稱(chēng)為速度退模糊(去折疊)。

如果將原始的基數據以圖像的形式表現出來(lái)，對于稍知一點(diǎn)速度模糊知識的人就能很容易從多普勒雷達徑向風(fēng)圖像上直觀(guān)地找出模糊區域。那么如果能用計算機來(lái)模擬人的思維，也就能很容易將模糊區找到并加以糾正。首先將數據畫(huà)成圖像，再將圖像分割分成許多像素，然后再將這些像素相互比較進(jìn)行融合成一些區域，再尋找過(guò)雷達的“零線(xiàn)區”，然后將它和相鄰的區域進(jìn)行比較糾正，再利用遞歸規則將剩下所有的區域都進(jìn)行比較和糾正。

在業(yè)務(wù)平臺中，面對大批量的雷達資料，一個(gè)自動(dòng)的、高效的退模糊方法一直是科研工作者苦苦探索的難題之一。在速度模糊技術(shù)的研究方面，過(guò)去的幾十年里，已發(fā)展了多種退模糊方法(見(jiàn)參考文獻1-11)。這些方法中，退模糊的途徑大體可以分為兩類(lèi)：第一，連續性檢測，主要依據是大氣風(fēng)場(chǎng)的時(shí)間和空間分布應該有一定的連續性，通過(guò)檢測相鄰點(diǎn)(空間或時(shí)間)觀(guān)測的雷達速度的躍度來(lái)判斷是否存在模糊現象?；谶@個(gè)原理的方法對起始點(diǎn)退模糊值的正確與否非常敏感，一個(gè)錯誤的起始值可能導致大范圍的退模糊錯誤，此外，對缺測較多的區域或者孤立區域，這種方法也有困難。第二，參考值檢測?；舅枷胧抢猛挥^(guān)測區域中其他已知的風(fēng)觀(guān)測值來(lái)作為退模糊的參考值，這個(gè)已知的觀(guān)測值可以由其他觀(guān)測工具(如另一已退模糊雷達資料，探空觀(guān)測，模式結果等)或者通過(guò)其他方法(目前普遍使用改進(jìn)的VAD方法)從資料自身獲得。這類(lèi)方法不受缺測資料的影響，但是要從雷達觀(guān)測資料自身求取好的基準值也不是一件容易的事。第三種就是將上述兩個(gè)途徑結合一起。

以上方法都是基于原始的雷達基數據并且基本原理大多數都是需要一個(gè)正確的參考值，然后根據連續性檢測一個(gè)一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行訂正。如果參考值錯誤則全盤(pán)皆輸，另外一個(gè)一個(gè)點(diǎn)的訂正需很費機時(shí)，在業(yè)務(wù)中使用很難保證。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結構簡(jiǎn)單、成本低、操作簡(jiǎn)便的基于圖像識別的多普勒雷達徑向速度退模糊方法。

技術(shù)負責人： 楊毅  大氣科學(xué)學(xué)院