[发明专利]一种毫米波云雷达三维风场反演方法及系统

权利要求书

1.一种毫米波云雷达三维风场反演方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：控制毫米波云雷达按预设俯仰角的PPI扫描模式进行气象目标探测，并生成目标探测数据；

步骤2：对所述目标探测数据进行信号处理并输出原始径向速度数据；

步骤3：采集所述信号处理模块输出的原始径向速度数据，并将其进行打包处理；

步骤4：将打包处理之后的原始径向速度数据进行保存；

步骤5：读取保存在主控模块中的原始径向速度数据并对其进行用以消除毫米波雷达回波信号的不稳定性的预处理，得到可供三维风场反演的径向速度数据；

步骤6：读取所述可供三维风场反演的径向速度数据，并在预设求解准则下构建反演方程以对对应的所述目标探测数据进行三维风场反演，得到三维风场速度数据；

所述步骤6具体实现为：

步骤6.1：假设扫描控制模块进行气象目标探测得到的不同观测点的方位角分别为β₁,β₂,......,β_M，M为观测点的总个数，建立M行的反演矩阵：

其中，V_R为降水粒子径向速度，V_A为降水粒子径向速度的水平分量，V_E为降水粒子径向速度的垂直分量，水平分量进一步可分解为平行于正北方向和垂直于正北方向的两个分量V_AN和V_AE，β₀为水平风向与正北方向的夹角， α为天线仰角，根据关系式XV＝F，即可求出三维风场速度V;

步骤6.2：建立反演方程：

其中，V_R(β_j)为方位角为β_j的实测径向速度，V_R(β_j)'为经最小二乘法拟合后得到的在β_j处的径向速度；

求解方程(1)后，即可解得V_AN、V_AE及V_E此三个方向上的风速分量。

2.根据权利要求1所述毫米波云雷达三维风场反演方法，其特征在于，毫米波云雷达的水平扫描速度为1～2度/秒，预设俯仰角的最大值不超过82度，最小值应确保径向速度不发生模糊。

3.根据权利要求1所述毫米波云雷达三维风场反演方法，其特征在于，所述步骤5的预处理具体实现为：

步骤5.1：对所述原始径向速度数据按方位角的大小进行升序排列；

步骤5.2：设置一个径向速度数据的预设阈值以去除所述原始径向速度数据中的奇异点；

步骤5.3：使用5×1的滤波窗口按方位角排序并对去除了奇异点的原始径向速度数据进行平滑滤波，得到相关参数数据。

4.根据权利要求3所述毫米波云雷达三维风场反演方法，其特征在于，所述步骤5.3具体实现为：

步骤5.3.1:设扫描控制模块进行气象目标探测得到的总观测点数为M，总迭代次数为N；

步骤5.3.2:从1开始，对于第i点，计算其周围5个观测点的径向速度数据的均值m；

步骤5.3.3:若其中一个所述观测点与所述均值m的绝对值之差>＝0.5dBZ，则去除所述第i点，否则保留所述第i点；

步骤5.3.4:计算所述观测点的下一个点，直至计算到M；

步骤5.3.5:进行下一次迭代，直至迭代到次数N。