[发明专利]双极化气象雷达信号恢复方法、系统及存储介质

说明书

一种双极化气象雷达信号恢复方法、系统及存储介质，对于原始双极化气象雷达的测量数据，对其进行杂波滤除，获得杂波滤除后的距离‑多普勒二维谱图；在距离‑多普勒二维谱图上标记气象目标区域和混叠信号区域；距离‑多普勒功率谱图上气象目标区域的气象目标点两两组队，求取各气象目标点对的空间间隔距离及变差函数；对于混叠信号区域的任意一混叠信号点，求取其与气象目标区域上的所有气象目标点的空间间隔距离以及变差函数，然后利用采用克里金插值法对该混叠信号点进行信号恢复，直至完成距离‑多普勒二维谱图上所有混叠信号点的的信号恢复。本发明能够解决双极化气象雷达在气象目标和杂波混叠情况下气象目标恢复的问题。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，更具体地，涉及一种双极化气象雷达信号恢复方法、系统及存储介质。

背景技术

气象雷达可实现对天气现象高时空分辨率的观测，是做好极端天气现象精确监测和预报的重要技术手段之一。由于工作环境的复杂性，气象雷达面临着多种类型雷达杂波的影响，包括静态杂波(如地杂波)和动态杂波(如昆虫和鸟类杂波、海杂波、风车杂波)等。当这些自然环境杂波涌入雷达接收机时，将严重影响气象雷达数据质量和对降雨区域的准确观测。为了提高天气现象精细化预报能力，大部分气象雷达进行了双极化升级改造。双极化，即双偏振，可以精细刻画气象目标的微物理特性，实现气象目标与杂波的精确区分，逐渐成为气象雷达的标配。

针对气象雷达杂波干扰的问题，国内外学者提出了不同的杂波抑制方法，然而大部分方法针对是气象目标和杂波可以区分开的场景。当气象目标和杂波混叠在一起时，这些方法将无法奏效。针对上述问题，国内外学者也做了一些研究工作。比如，Siggia等人提出了高斯模型自适应处理算法(A.Siggia and R.Passarelli,“Gaussian model adaptiveprocessing(GMAP)for improved ground clutter cancellation and momentcalculation,”in Proc.Eur.Radar Meteorol.Hydrol.,vol.2,2004,pp.421–424.)，可以实现气象目标和地杂波(一种静态杂波)混叠的情况下的气象目标恢复，但该方法假设气象目标和杂波的功率谱都是高斯型，不是适用于所有场景。此外，该方法还无法用于气象目标和动态杂波混叠的情景。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种双极化气象雷达信号恢复方法、系统及存储介质，能够解决双极化气象雷达在气象目标和杂波混叠情况下气象目标恢复的问题。

本发明的技术方案是：

双极化气象雷达信号恢复方法，包括：

第一步，输入原始双极化气象雷达的测量数据，利用极化-多普勒滤波法对其进行杂波滤除，获得杂波滤除后的距离-多普勒功率谱图，包含气象目标以及气象目标和杂波混叠的混叠信号(下面简称混叠信号)，其中，混叠信号即待恢复的气象目标信号；

第二步，在距离-多普勒功率谱图上标记气象目标区域和混叠信号区域；

第三步，距离-多普勒功率谱图上气象目标区域的气象目标点两两组队，求取各气象目标点对的空间间隔距离，根据气象目标点对的空间间隔距离得到气象目标的变差函数；

第四步，取距离-多普勒功率谱图上混叠信号区域的任意一混叠信号点，将其分别与气象目标区域上的各气象目标点组成混叠信号-气象目标点对，求取各混叠信号-气象目标点对的空间间隔距离以及变差函数，然后采用克里金插值法对该混叠信号点进行信号恢复；

第五步，重复第四步，直至完成距离-多普勒功率谱图上所有混叠信号点的克里金插值，即完成所有混叠信号点的信号恢复。

本发明第一步中，所述极化-多普勒滤波法，包括：