[发明专利]一种微波测雨雷达立体扫描仰角参数生成方法

说明书

本发明提供一种微波测雨雷达立体扫描仰角参数生成方法，涉及水文、应急、雷达设备制造领域。该微波测雨雷达立体扫描仰角参数生成方法，输入QPE高度（定量反演降雨的水平面高度）、雷达最高仰角、雷达最低仰角、雷达最大探测距离以及体扫仰角层数；初始化体扫最低仰角、体扫最高仰角以及权重；生成体扫仰角参数，所述体扫仰角参数是一个仰角向量，其中为用户输入的体扫仰角层数，等于体扫最低仰角，等于体扫最高仰角，由，和计算而出；计算QPE高度的采样误差；输出最优的体扫仰角参数。该方法可根据用户需求和雷达参数，自动生成最优化的微波测雨雷达专用的立体扫描仰角参数。

技术领域

本发明涉及水文、应急、雷达设备制造技术领域，具体为一种微波测雨雷达立体扫描仰角参数生成方法。

背景技术

微波测雨雷达通过微波探测近地面降雨，探测结果用于暴雨监测、山洪防治、城市内涝预警，在水文、应急和气象领域有着广泛的需求。微波测雨雷达的工作原理和硬件结构与气象领域的天气雷达类似，但用途不同。微波测雨雷达专注于定量降雨估计，其关注区域为云底到地表的大气边界层，垂直厚度范围约0到1km。气象领域的天气雷达不仅关注降水，还关注云、风、晴空湍流、甚至林火生物，用于暴雨、龙卷、冰雹、雷暴大风等强天气监测预报预警。为此，天气雷达的扫描区域为整个对流层，垂直厚度范围约0到20km。

由于扫描范围的不同，微波测雨雷达和天气雷达的立体扫描仰角参数必然不能完全相同。然而到目前为止，微波测雨雷达还没有专用的立体扫描仰角参数生成方法，只能借鉴沿用天气雷达的扫描仰角参数，使微波测雨雷达仍未发挥其应有的威力。为此，本发明基于微波测雨雷达的原理和特点，设计了一种方法，可根据用户需求和雷达参数，自动生成最优化的微波测雨雷达专用的立体扫描仰角参数。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种微波测雨雷达立体扫描仰角参数生成方法，可根据用户需求和雷达参数，自动生成最优化的微波测雨雷达专用的立体扫描仰角参数。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，提供了一种微波测雨雷达立体扫描（简称体扫）仰角参数生成方法，包括：

输入QPE高度（定量反演降雨的水平面高度）、雷达最高仰角、雷达最低仰角、雷达最大探测距离以及体扫仰角层数；

初始化体扫最低仰角、体扫最高仰角以及权重；

生成体扫仰角参数，所述体扫仰角参数是一个仰角向量，其中为用户输入的体扫仰角层数，等于体扫最低仰角，等于体扫最高仰角，由，和计算而出；

在垂直向上，逐仰角搜索离QPE高度最近的观测数据，记录数据的高度，将QPE高度水平面上所有点遍历过之后，通过计算均方根误差，所述均方根误差计算公式为，其中，RMSE为均方根误差，为水平面的格点数，为第i个格点的采样高度，为QPE高度，则均方根误差RMSE即为QPE高度的采样误差；

通过体扫最低仰角、体扫最高仰角以及权重，循环迭代判断QPE高度的采样误差达到最小后，输出最优的体扫仰角参数。

优选的，所述QPE高度是测雨雷达定量反演降雨的水平面高度，以雷达位置为原点，向上为正，取值范围为0-1km；

所述雷达最高仰角是雷达所能达到的最高俯仰角度，取值范围为0-90°；

所述雷达最低仰角是雷达所能达到的且不受地物影响的最低俯仰角度，取值范围为0-90°；

所述雷达最大探测距离是雷达所能达到的最远探测距离，由公式计算所得，其中，为雷达最大探测距离；为电磁波在真空中传播速度，为常数；为脉冲重复频率，即雷达每秒发射的电磁脉冲数，是雷达工作参数之一；