[发明专利]天气雷达网三维格点场雷达贡献度计算方法及应用

说明书

本发明公开了天气雷达网三维格点场雷达贡献度计算方法及应用，涉及组网雷达技术领域。所述方法包括步骤：基于目标区域内的组网天气雷达数据构建初始天气雷达网三维格点场，获取等高面上的覆盖信息和层间覆盖信息，得到前述初始天气雷达网三维格点场中的格点覆盖信息；采集前述目标区域外的其他雷达数据，获取增加任意一个雷达时引起覆盖的格点变化数，根据前述格点变化数与初始的格点覆盖信息计算前述增加的雷达的贡献度信息，所述贡献度信息包括单雷达覆盖贡献度和多雷达覆盖贡献度。本发明能够获取待加入雷达在不同高度上对已有组网天气雷达网的贡献度信息，为用户进行雷达协同组网布局、组网雷达数据融合等提供决策依据。

技术领域

本发明涉及组网雷达技术领域，尤其涉及一种天气雷达网三维格点场雷达贡献度计算方法及应用。

背景技术

组网天气雷达的几何结构和信息融合方式具有的灵活可变性使其能够调整适用于各种天气雷达场景和应用，成为当今天气雷达领域的研究热点之一。组网天气雷达能够增加量测的维度和置信度，提高系统的容错性和鲁棒性，因此得到了广泛应用。作为举例，比如使用天气雷达结合地理信息评估地面覆盖情况；再比如在新一代天气雷达布网设计的有效覆盖和地形遮挡分析中，结合高分辨率地形资料计算不同观测仰角下雷达的有效观测区域的覆盖范围等；又比如将雷达网覆盖与特定天气预报应用相结合，应用于定量降水估算、冰雹覆盖探测等。

上述组网天气雷达的应用，主要关注雷达受到高大地形遮挡引起的探测盲区及其对降水估测等定量应用产生的影响等方面，普遍集中在对流层低层。然而，随着城市精细化管理、智慧气象预报和服务的需求发展，对城市上空气象要素的垂直观测越来越迫切。尤其的，随着超大城市试验的开展，研究大型城市及周边区域三维格点场上多雷达覆盖包括盲区的精细化落区落点日趋重要，其不仅可以为研究三维反射率场的真实构建、面尺度上城市精细化预报、点尺度上分析非插值下垂直反射率廓线提供模型，还可以用于指导如何更科学的部署大气垂直观测设备以及如何更好的应用现有观测资料。其中，获取每个雷达在不同高度上对组网天气雷达的贡献，对研究多雷达一致性、垂直廓线上格点的选择及空间布局等非常重要，也是当前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供了一种天气雷达网三维格点场雷达贡献度计算方法及应用。本发明提供的贡献度计算方法，能够获取待加入雷达在不同高度上对已有组网天气雷达网的贡献度信息，为用户进行雷达协同组网布局、组网雷达数据融合等提供决策依据。进一步，通过改进的层间覆盖算法，对层间等值面进行标识，通过层间信息组合，避免了只考虑一个层数据导致的盲区扩大问题，提高了雷达仿真精度效率。

为实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：

一种天气雷达网三维格点场雷达贡献度计算方法，包括步骤：

基于目标区域内的组网天气雷达数据构建初始天气雷达网三维格点场，获取等高面上的覆盖信息和层间覆盖信息，得到前述初始天气雷达网三维格点场中的格点覆盖信息，包括初始盲区格点数、初始单雷达覆盖格点数和初始多雷达覆盖格点数；

采集前述目标区域外的其他雷达数据，获取增加任意一个雷达时引起的前述初始天气雷达网三维格点场的盲区格点数、单雷达覆盖格点数和多雷达覆盖格点数的格点变化数，根据前述格点变化数与前述初始的各格点数计算前述增加的雷达在不同高度上对初始天气雷达网三维格点场的贡献度信息，所述贡献度信息包括单雷达覆盖贡献度和多雷达覆盖贡献度。

进一步，获取等高面上的覆盖信息的步骤包括，

格点转换步骤：获取三维网格中笛卡尔坐标系下任意格点的坐标(a_g,β_g,h_g)，其中a_g为纬度，β_g为经度，h_g为高度；通过雷达波束传播和大圆几何学理论确定格点在雷达极坐标系中的极坐标位置(r, a, e)，其中r为斜距，a为方位角，e为俯仰角；