[发明专利]基于双偏振雷达观测提高雷暴天气预警预报准确度的方法

权利要求书

1.一种基于双偏振雷达观测提高雷暴天气预警预报准确度的方法，其特征在于，所述基于双偏振雷达观测提高雷暴天气预警预报准确度的方法包括:

利用X波段双线偏振天气雷达参量，对数据进行相位退折叠、滤波和衰减订正在内的质量控制；基于模糊逻辑算法，引入探空资料的环境温度限制，对雷暴单体内多种水成物粒子识别；

根据反演结果对典型雷暴单体中云内水成物粒子的水平和垂直分布的演变特征分析；

建立雷暴单体演变过程的微物理概念模型，获得雷暴单体的结构及演变特征；

所述X波段双线偏振天气雷达数据质量控制包括：

基于径向连续性检查的差分传播相移相位退折叠的效果分析；小波去噪、滑动平均和中值滤波相对原始信号的去噪效果及相互之间的比较；基于自适应约束算法对回波强度的衰减订正及效果分析；

所述模糊逻辑算法包括：模糊处理、规则推导、集成和退模糊处理；

所述模糊处理将偏振参量Z_H、Z_DR、K_DP、ρ_HV输入，用相应的隶属成员函数求取隶属度，得到值0-1；

所述规则推导通过计算机实现；

所述集成将每个参量求得的隶属度用一定加法、乘法进行加权集合起来；退模糊处理为：将隶属度最高的还原为识别结果输出，采用不对称梯型函数，进行水成物粒子识别；

所述模糊处理中采用各参数非等权重的设置，根据参数的识别能力由大到小将Z_H、Z_DR、K_DP、ρ_HV的权重进行调整；

所述不对称梯型函数为：

其中，X₁，X₂，X₃，X₄的值分别设为0.4、0.3、0.2、0.1。

2.如权利要求1所述的基于双偏振雷达观测提高雷暴天气预警预报准确度的方法，其特征在于，所述滤波方法包括：滑动平均、中值滤波、小波去噪；

滑动平均是一种低通滤波方法，选定某一尺寸的窗口，将窗口内的所有数值进行算术平均，将得到的的算术平均值替代窗口中心点；然后移动窗口，重复此平均方法，直到对整个数列完成该过程；

中值滤波作为一种滤波技术，能较为有效地去除脉冲噪声；中值滤波的原理是用奇数点(3,5,7……)的移动窗口，将其中心点的值用窗口内数值从小到大排列的中值替代，然后移动窗口，重复此方法直至对整个数列完成该过程；具体来说，假设一个序列a₁，a₂，…，a_n，取窗口长度为m，m为奇数，对其进行中值滤波，即从{a_n}中依次抽取m个数，分别为a_i-j，…，a_i-1，a_i，a_i+1，…，a_i+j(a_i为移动窗口中心值，m＝2j+1)，再将这m个数按照从小到大的顺序排列，排在数列中心点的那个数即为中值滤波器的输出值；

小波去噪分为信号分解、信号去噪和信号重构；

信号分解采用小波函数对原始信号进行3-5层分解，采用db3-db5对原始信息进行处理，将每层信号分解为低频和高频两种分量；其中低频信号为的近似信号，高频信号为δ的细节信号；

信号去噪保留分解出的近似信号，对分解出的细节信号则采用软阈值法进行降噪处理；使各层待处理信号的小波系数按阈值向0收缩，计算式如下：

其中，W_i，j为处理前的小波系数，thr为阈值；采用固定阈值法进行阈值计算，阈值函数仅与信号长度有关，计算式为n代表信号长度；

信号重构将最后一层的近似信号和每层经小波进行降噪处理后的细节信号进行重组，构成小波去噪后的数据。