基于阵列天气雷达的组网探测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于阵列天气雷达的组网探测方法及系统，涉及相控阵天气雷达领域。该系统包括：数据处理中心和N个阵列天气雷达，N≥3，N个阵列天气雷达以预设的三角形规则排布，任意三个相邻的阵列天气雷达位于三角形的三个顶点，N个阵列天气雷达用于对探测范围内的天气现象进行同步扫描探测，数据处理中心用于控制N个阵列天气雷达，并获取探测结果。本发明专利技术提供的基于阵列天气雷达的组网探测方法及系统，可有效获取观测范围内全空域的三维风场信息，有效监测微下击暴流现象，大幅提高现有气象观测水平，满足气象研究、气象保障等应用需求。

【技术实现步骤摘要】
基于阵列天气雷达的组网探测方法及系统
本专利技术涉及相控阵天气雷达领域，尤其涉及基于阵列天气雷达的组网探测方法及系统。
技术介绍
在传统多普勒体制天气雷达观测中，由于其观测时间分辨率低，无法快速获取作用范围内的变化快、强度大的中小尺度系统灾害天气(如龙卷、冰雹、暴雨等)的强度和三维速度等信息，也不能够实现对该类目标的精细化探测。而阵列天气雷达具有快速扫描能力，能够在一分钟内完成作用范围的三维立体探测，能够获取作用范围在二十公里范围内中小尺度天气强灾害天气的强度、速度等信息，实现对该类目标的结构和演变的精细化探测。然而，现有的阵列天气雷达观测不能够实现观测区域的三维探测以及协同探测，且探测的精细度不够。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于阵列天气雷达的组网探测方法及一种基于阵列天气雷达的组网探测系统。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于阵列天气雷达的组网探测系统，包括：数据处理中心和N个阵列天气雷达，N≥3，N个所述阵列天气雷达以预设的三角形规则排布，任意三个相邻的阵列天气雷达位于三角形的三个顶点，N个所述阵列天气雷达用于对探测范围内的天气现象进行同步扫描探测，所述数据处理中心用于控制N个所述阵列天气雷达，并获取探测结果。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种基于阵列天气雷达的组网探测系统，通过将多台阵列天气雷达进行组网同步探测，实现了对观测范围空间内全空域气象目标的精细探测，可生成精细化三维风场和微下击暴流产品，可有效获取观测范围内全空域的三维风场信息，有效监测微下击暴流现象，大幅提高现有气象观测水平，满足气象研究、气象保障等应用需求。具有以下优点：优化布局，协同探测，能够克服由于地球曲率的限制带来的观测盲区；基于阵列天气雷达的组网协同观测，能够获取不同方向上的探测数据，形成完整的三维速度信息。本专利技术解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种基于阵列天气雷达的组网探测方法，包括：将N个所述阵列天气雷达以预设的三角形规则排布，任意三个相邻的阵列天气雷达位于三角形的三个顶点，N≥3；N个所述阵列天气雷达对探测范围内的天气现象进行同步扫描探测；数据处理中心控制N个所述阵列天气雷达，并获取探测结果。在此基础上，本技术方案还可以进一步改进。进一步地，还包括：GPS卫星将时间数据发送给N个所述阵列天气雷达，使N个所述阵列天气雷达根据所述时间数据进行同步。进一步地，任意两个相邻的阵列天气雷达之间的距离相等。进一步地，所述N个所述阵列天气雷达对探测范围内的天气现象进行同步扫描探测，具体包括：N个所述阵列天气雷达根据预设扫描方式对对探测范围内的天气现象进行扫描探测。进一步地，所述N个所述阵列天气雷达根据预设扫描方式对对探测范围内的天气现象进行扫描探测，具体包括：N个所述阵列天气雷达根据PPI扫描模式对探测范围内的天气现象进行扫描探测。进一步地，所述N个所述阵列天气雷达根据预设扫描方式对对探测范围内的天气现象进行扫描探测，具体包括：N个所述阵列天气雷达根据体扫模式对探测范围内的天气现象进行扫描探测。进一步地，所述N个所述阵列天气雷达对探测范围内的天气现象进行同步扫描探测，具体包括：当N个所述阵列天气雷达探测到即将发生或已经发生中小尺度强对流天气时，确定发生所述中小尺度强对流天气的目标区域，并将所述目标区域的位置信息发送给所述数据处理中心；所述数据处理中心根据所述目标区域的位置信息确定与所述目标区域相邻的三个阵列天气雷达的扫描策略；所述三个阵列天气雷达根据所述扫描策略对所述中小尺度强对流天气进行探测。进一步地，所述当N个所述阵列天气雷达探测到即将发生或已经发生中小尺度强对流天气时，确定发生所述中小尺度强对流天气的目标区域之前，还包括：当N个所述阵列天气雷达接收到的回波数据大于预设阈值时，对超过所述预设阈值的天气现象进行识别处理，判断所述天气现象是否为发生或已经发生的中小尺度强对流天气。进一步地，所述数据处理中心根据所述目标区域的位置信息确定与所述目标区域相邻的三个阵列天气雷达的扫描策略，具体包括：所述数据处理中心根据所述目标区域的位置信息和所述三个阵列天气雷达的位置信息，计算得到所述目标区域相对于所述三个阵列天气雷达的方位信息；获取探测到所述中小尺度强对流天气的探测时间以及所述目标区域的回波顶高；根据所述方位信息、所述探测时间和所述回波顶高分别确定所述三个阵列天气雷达的扫描策略。本专利技术附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术实践了解到。附图说明图1为本专利技术一种基于阵列天气雷达的组网探测系统的实施例提供的结构框架图；图2为本专利技术一种基于阵列天气雷达的组网探测系统的实施例提供的雷达排布示意图；图3为本专利技术一种基于阵列天气雷达的组网探测系统的其他实施例提供的网络架构示意图；图4为本专利技术一种基于阵列天气雷达的组网探测系统的其他实施例提供的结构框架图；图5为本专利技术一种基于阵列天气雷达的组网探测系统的其他实施例提供的数据处理中心确定扫描策略的流程示意图；图6为本专利技术一种基于阵列天气雷达的组网探测方法的实施例提供的流程示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1所示，为本专利技术一种基于阵列天气雷达2的组网探测系统的实施例提供的结构框架图，该组网探测系统包括：数据处理中心1和N个阵列天气雷达2，N≥3，N个阵列天气雷达2以预设的三角形规则排布，任意三个相邻的阵列天气雷达2位于三角形的三个顶点，N个阵列天气雷达2用于对探测范围内的天气现象进行同步扫描探测，数据处理中心1用于控制N个阵列天气雷达2，并获取探测结果。需要说明的是，每部雷达采用相控阵技术，俯仰电扫描，扫描范围在0～+90°，方位快速机械扫描，具有俯仰单波束和8波束探测能力，每部雷达的定量探测范围为50km，不仅能获取近距离和低空气象信息，还能获取天顶气象信息，实现全天空覆盖。需要说明的是，每部雷达的带宽为20M，数据处理中心1的带宽可以设置为100M，可满足5部雷达，也可以根据实际需求进行扩展。优选地，阵列天气雷达2可以为X波段相控阵天气雷达。如图2所示，给出了一种可能的雷达排布示意图，每个雷达位于三角形的顶点，可以根据雷达的实际数量进行组网拓展。应理解，每部雷达之间的距离可以根据实际需求设置。例如，通过构建地理坐标系，尽可能形成最大面积的协同观测区域和尽可能小的探测盲区，并基于最优化算法进行雷达协同探测的组网分析，形成最优化的雷达网络布局。应理解，在不同的雷达天线仰角和目标距离下，探测的目标高度就不同，雷达波束穿越降水或降水云体的距离也不同。如果降水或降水云体的仰角较高，则距离就变小。优选地，可以根据仰角和探测距离的关系，同时根据相邻两部相控阵天气雷达的双多普勒有效面积，计算有效面积，综合分析确定相邻雷达间距。需要说明的是，阵列天气雷达2与数据处理中心1之间可以通过通信网络连接。如图3所示，给出了阵列天气雷达2与数据处理中心1之间的网络架构图。每部阵列天气雷达2可以通过控制终端3进行控制，通过控制终端3进行控制维护目标识别等，控制终端3与交换路由4进行数据交换，并通过通信网络5，如VPN服务器等，与数据处理中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于阵列天气雷达的组网探测系统，其特征在于，包括：数据处理中心和N个阵列天气雷达，N≥3，N个所述阵列天气雷达以预设的三角形规则排布，任意三个相邻的阵列天气雷达位于三角形的三个顶点，N个所述阵列天气雷达用于对探测范围内的天气现象进行同步扫描探测，所述数据处理中心用于控制N个所述阵列天气雷达，并获取探测结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于阵列天气雷达的组网探测系统，其特征在于，包括：数据处理中心和N个阵列天气雷达，N≥3，N个所述阵列天气雷达以预设的三角形规则排布，任意三个相邻的阵列天气雷达位于三角形的三个顶点，N个所述阵列天气雷达用于对探测范围内的天气现象进行同步扫描探测，所述数据处理中心用于控制N个所述阵列天气雷达，并获取探测结果。2.根据权利要求1所述的组网探测系统，其特征在于，还包括：GPS卫星，所述GPS卫星用于将时间数据发送给N个所述阵列天气雷达，使N个所述阵列天气雷达根据所述时间数据进行同步。3.根据权利要求1所述的组网探测系统，其特征在于，任意两个相邻的阵列天气雷达之间的距离相等。4.根据权利要求1至3中任一项所述的组网探测系统，其特征在于，N个所述阵列天气雷达具体用于根据预设扫描方式对对探测范围内的天气现象进行扫描探测。5.根据权利要求4所述的组网探测系统，其特征在于，N个所述阵列天气雷达具体用于根据PPI扫描模式对探测范围内的天气现象进行扫描探测。6.根据权利要求4所述的组网探测系统，其特征在于，N个所述阵列天气雷达具体用于根据体扫模式对探测范围内的天气现象进行扫描探测。7.根据权利要求1所述的组网探测系统，其特征在于，N个所述阵列天气雷达还用于当探测到即将发生或已经发生中小尺度强对流天气...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，魏艳强，孔龙时，唐琪，
申请(专利权)人：北京无线电测量研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11