[实用新型]一种双偏振天气雷达ZDR在线标定装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种双偏振天气雷达的ZDR（差分反射率因子）标定，具体涉及一种在线标定装置。

背景技术

双线偏振天气雷达（以下简称：双偏振雷达）同时或交替发射水平和垂直偏振电磁波，获取云雨粒子的大小、形状、数量、相态（固态、液态、混合态）、空间取向等观测信息。这些观测数据广泛应用于短时临近天气预报、灾害性天气预警、人工影响天气、水文径流预测等多个领域。

差分反射率因子（ZDR）是双偏振雷达观测的主要偏振量之一，是由水平和垂直通道回波功率的差异计算而来，是小信号量。它不仅与云雨粒子的特征有关，还与双通道差异（天线、波导、接收机水平垂直差异）有关。由于受硬件加工精度、元器件参数漂移、热噪声起伏等影响，双偏振雷达的水平垂直通道参数不能完全一致，所以在观测过程中需要经常标定来修正ZDR的硬件偏差。

发明专利CN201310202199.1描述了采用双通道全路径收发标校技术，减少双通道收发系统误差，即修正ZDR硬件偏差。这种技术的缺点是无法实时标定天线、馈线（波导）的水平垂直差异，同时存在标校信号误差的问题。因此，基于自然源信号的标定方法被广泛应用于天气雷达。常用的标定方法之一是用雷达观测太阳信号，被称为太阳法。太阳法已被广泛应用于天气雷达标定，常规天气雷达利用太阳法标定天线指向误差，双偏振天气雷达还利用太阳法进行ZDR标定，订正双通道不一致引起的ZDR偏差。由于太阳辐射电磁波是随机/均匀极化（偏振）的，水平和垂直方向的辐射能量是相同的，ZDR理论/真实值为0。所以，用雷达观测太阳信号的理论值与测量值的差就是雷达双通道的差异。

传统的太阳法标定是离线式的，有以下几个步骤：在特定时段，停止天气回波观测（关闭雷达发射机），运行标定/测试软件，计算太阳的角度，控制雷达在太阳当前角度附近上下左右搜索，找到最大回波功率（主波束中心正对太阳）位置，计算ZDR平均偏差（同时计算雷达角度偏差），修改信号处理机参数，结束标定。见（杜牧云等，2013；敏视达雷达测试软件用户手册，第十章P54）文献描述。离线式标定方式的缺点：

1、中断雷达正常观测。标定过程中不能观测天气回波，造成观测数据的不连续。

2、整个过程要人工控制。标定时，人工关闭天气回波观测软件，对计算机精确对时，启动标定/测试软件。

3、标定参数设置比较复杂的，需要经过特定培训的人员来完成。

4、太阳角度是不断变化的，难以将雷达天线精确指向太阳中央，所以要求反复多次进行。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种能够进行双偏振天气雷达ZDR在线标定装置。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种双偏振天气雷达的ZDR在线标定装置，包括网络通讯模块、GPS模块、主控制板、水平倾角模块和存储器；主控制板通过网络通讯模块与待标定双偏振天气雷达的信号处理机相连；主控制板分别与GPS模块、水平倾角模块及存储器相连。

其中，网络通讯模块采用OAHEW5500以太网芯片；GPS模块采用HOLUXM-87超高精度的GPS模块；水平倾角模块采用无锡慧联LIS326双轴倾角传感器模块。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：本实用新型有效进行实时在线标定，无需人工干预，自动完成，不需要中断雷达的正常观测，在标定过程中能同时观测天气回波，保证了观测数据的连续性。本实用新型适用于所有的双偏振天气雷达，能提高双偏振雷达数据精度，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为采用本实用新型进行在线标定的流程图；

图2为本实用新型在线标定装置的结构框图；

图3为效果实施例中采用双偏振天气雷达观测到的太阳回波；

图4为效果实施例中拟合得到的曲面图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。

装置实施例

如图2所示，本实用新型双偏振天气雷达ZDR在线标定装置包括网络通讯模块、主控制板、GPS模块、水平倾角模块和存储器。

1、网络通讯模块采用OAHEW5500以太网芯片，基于TCP/IP协议（通讯协议：径向数据时间频率高、数据量大，接收采用UDP组播协议，传输率高，实时性好。修正偏差指令数据量小，采用TCP协议，可靠性好），与双偏振天气雷达的信号处理机通讯，实时接收信号处理机输出的径向数据并传送给主控制板；把主控制板生成的修正偏差指令发送给信号处理机。