[发明专利]多普勒天气雷达退速度模糊的TPRF方法

说明书

1.技术领域

本发明属于气象雷达领域，直接用于解决多普勒天气雷达的测速模糊问题。 

2.背景技术

测速模糊问题是多普勒天气雷达探测长期以来需要解决的技术难题。因为测距与测速的矛盾，为了满足一定探测距离的要求，测速范围有限，遇到对流天气时很容易出现速度模糊现象。在多普勒天气雷达的速度产品中，经常出现速度模糊区。然而，速度产品是用于短时预警与分析研究非常有用的产品，因为速度模糊问题使其应用受到很大限制。长期以来，解决速度模糊问题多是采用事后软件处理的办法。虽然这些办法在一定程度上对速度模糊有恢复作用，但是在对流天气下，模糊区域多且凌乱，很难自动判别某一数据库是否模糊，所以纯软件退模糊的办法收效不大。为此，提出了一些人机交互式的软件处理的办法。这种解决方案效果好一些，但不适合业务应用。综合各种软件退速度模糊的办法，总体而言效果不佳。双脉冲重复频率探测技术(DPRF)是多普勒测速中实用的扩展测速范围技术。但是，DPRF技术在多普勒天气雷达探测中并没有得到广泛应用。主要原因是探测距离和速度谱宽的限制，导致DPRF扩展的测速范围依然不够，在对流天气下探测依然存在很多模糊。 

为了保证一定的探测距离，脉冲重复频率不能很高。因为速度谱宽的问题，为了保证DPRF技术的有效性，脉冲重复频率比一般取为3∶2(或4∶3)，更高的脉冲重复频率比会导致DPRF技术失效。比如，为了保证拥有200km的探测距离，脉冲重复频率不能高于750Hz。将脉冲重复频率比为3∶2的DPRF技术用于多普勒天气雷达时，如果取PRF₁＝750Hz、PRF₂＝500Hz，那么对于S波段天气雷达不模糊速度可以扩展到37.5m/s。对于较强的对流天气，容易超出这样的速度范围。对于C波段多普勒天气雷达，则模糊问题就更加严重。比如，为了保证拥有150km的探测距离，脉冲重复频率不能高于1000Hz。同样取PRF₁∶PRF₂＝3∶2，不模糊速度最多可以扩展到25m/s。这样的测速范围就是在较平稳的天气下也会出现模糊。而对于X波段多普勒天气雷达则模糊问题尤其严重。 

测速模糊问题是多普勒天气雷达探测长期以来存在的技术难题，解决问题的出路是如何实现无模糊探测。 

3.发明内容

3.1要解决的技术问题 

本发明用于解决多普勒天气雷达的测速模糊问题。 

3.2采用的技术方案 

为解决多普勒天气雷达的测速模糊问题，发明了三脉冲重复频率探测技术(TPRF)，给出了确定TPRF 技术中三个脉冲重复频率的方法，并给出了通用计算公式。 

TPRF也是一种扩展测速范围的方法。TPRF方法是多脉冲重复频率探测技术的特例也是双脉冲重复频率探测技术(DPRF)的发展。TPRF技术用构成两个DPRF探测的三个脉冲重复频率进行探测，将两个DPRF探测结果再次进行DPRF分析，对测速范围进行了两次扩展。 

在天气雷达探测中DPRF扩展的测速范围仍然不能满足强对流天气下的无模糊探测。所发明的TPRF方法的测速范围至少是DPRF方法的一倍，在绝大部分强对流天气能实现无模糊探测。 

不论是DPRF方法还是TPRF方法，有效性都是关切地问题，选择合适的脉冲重复频率是保证技术有效性的关键。在对探测距离要求以及气象目标速度与速度谱宽的影响进行分析的基础上，给出了确定TPRF三个脉冲重复频率的方法。 

TPRF方法可以看成是DPRF方法的组合，TPRF的分析方法和算法与DPRF技术相同。为此，给出了通用计算公式。 

TPRF技术原理 

TPRF技术采用事先选定的满足一定要求的三个脉冲重复频率依次进行探测。若将三个脉冲重复频率由高到低分别记为：PRF₁、PRF₂和PRF₃，则三个脉冲重复频率需要满足下面的关系： 

PRF₁∶PRF₂＝q∶(q-1)且PRF₂∶PRF₃＝q∶(q-1)-------------------------------------(1) 

其中，q＝3，4，5，…正整数。