[发明专利]一种双偏振天气雷达ZDR偏差实时校正方法和装置

说明书

本发明公开了一种双偏振天气雷达ZDR偏差实时校正方法和装置。该方法包括从双偏振天气雷达的信号处理机实时采集雷达观测数据，雷达观测数据包括差分反射率因子；实时采集双偏振天气雷达的机内温度和机外温度；根据雷达观测数据、机内温度和机外温度计算偏差，根据所述偏差生成修正ZDR偏差指令，并将修正ZDR偏差指令发送至双偏振天气雷达，以使双偏振天气雷达根据所述雷达观测数据中的差分反射率因子和偏差计算校正后的差分反射率因子。本发明可实时对ZDR进行校正，在后续使用过程中，可通过对雷达观测数据进行分析来进行筛选，以不断补充样本来更新，保证校正的准确性和代表性；提高双偏振雷达的数据质量，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及天气雷达技术领域，具体涉及一种双偏振天气雷达ZDR偏差实时校正方法和装置。

背景技术

双偏振天气雷达交替或同时发射水平和垂直偏振波，获取云雨粒子的大小、形状、数量、相态等观测信息，其探测数据被广泛应用于云物理降水研究、灾害性强天气预警、数值天气预报等多个领域。差分反射率因子（ZDR）是双偏振天气雷达的一个重要观测量，它的准确性直接决定了双偏振天气雷达的应用效果。但影响ZDR数据精度的因素很多，其中主要的是水平与垂直的双通道（天线、波导、双接收机等）差异。由于受硬件加工精度、元器件参数漂移、热噪声起伏等影响，双偏振天气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定期校正ZDR偏差，也称为ZDR标定。

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），同时存在标校信号误差的问题。此外，基于自然源信号的标定方法被广泛应用于天气雷达，但都需要一定的自然条件。太阳法在雷达天线刚好指向太阳时根据观测值校正ZDR偏差；小雨法在小雨条件下校正ZDR偏差；垂直观测法在雷达正上方有降雨或降雪时校正ZDR偏差；雨滴谱法在雨滴谱仪正上方有降雨时才可实施。

由于双偏振天气雷达水平和垂直通道的热膨胀的差异，ZDR偏差是随环境温度不断变化的，最佳方案是实时校正或标定。上述方法均需要一定的前提条件，不能实时校正。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种双偏振天气雷达ZDR偏差实时校正方法和装置。

为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种双偏振天气雷达ZDR偏差实时校正方法，包括：

从双偏振天气雷达的信号处理机实时采集雷达观测数据，所述雷达观测数据包括差分反射率因子；

实时采集双偏振天气雷达的机内温度和机外温度；

根据所述雷达观测数据、机内温度和机外温度计算偏差，具体如下：

其中，分别为根据样本数据拟合出的系数；

根据所述偏差生成修正ZDR偏差指令，并将所述修正ZDR偏差指令发送至双偏振天气雷达，以使所述双偏振天气雷达根据所述雷达观测数据中的差分反射率因子和偏差计算校正后的差分反射率因子，具体如下：

。

进一步的，所述雷达观测数据还包括仰角、高度、反射率因子Z和相关系数CC；

所述方法还包括：

分别判断所述仰角是否大于仰角阈值、所述反射率因子Z是否大于反射率因子阈值、所述相关系数CC是否大于相关系数阈值、所述高度是否小于高度阈值；

若所述仰角大于仰角阈值，且所述反射率因子Z大于反射率因子阈值，且所述相关系数CC大于相关系数阈值，且所述高度小于高度阈值，则将当前雷达观测数据中的差分反射率因子作为当前的偏差，并将其与当前采集的机内温度和机外温度作为最新样本进行存储，并通过所述最新样本重新拟合更新。