一种径向干扰回波和降水回波的识别方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种径向干扰回波和降水回波的识别方法及系统，其中，径向干扰回波和降水回波的识别方法，包括以下步骤：获取第一径向干扰回波体扫资料和第一降水回波体扫资料作为统计数据库；对比第一径向干扰回波体扫资料和第一降水回波体扫资料确定差异特征参数；根据差异特征参数和统计数据库构建隶属函数，并对差异特征参数模糊处理为0‑1之间的模糊值；将模糊值赋予相应权值，并加权累加得到判据；根据判据与预设阈值比较，当判据值大于预设阈值时，为径向干扰回波。在本发明专利技术的技术方案中，能够消除单一径向、窄径向和大面积径向的干扰回波，同时降低对降水回波的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种径向干扰回波和降水回波的识别方法及系统
本专利技术涉及气象数据监测管理领域，主要涉及一种径向干扰回波和降水回波的识别方法和一种径向干扰回波和降水回波的识别系统。
技术介绍
径向干扰回波是一种常见的非雷达观测回波。这类回波产生的原因可能是由外界同频干扰、内部信号处理异常或者雷达天线对准太阳引起的，主要表现为沿径向方向条幅状分布，如图1所示。从方位的连续角度N可分为单一径向、窄径向和大面积径向3类，如表1所示。由于城市的发展，我国电磁环境日益复杂，径向干扰回波成为影响天气雷达基数据质量的重要因素之一，而天气雷达的所有二次产品都建立在基数据的基础上，因此，消除径向干扰回波，提升雷达资料质量，获取高质量的雷达基数据和二次产品，充分发挥其在实际业务中的应用是非常有必要的。目前，对于径向干扰回波的识别消除方法有滤波法、插值法、图像法、功率法，而业务上用的是图像法与功率法的结合。在前期评估中发现，业务上用的方法只能消除单一径向和窄径向的干扰回波，对于大面积的径向干扰回波基本无法消除，且会对降水回波误消除。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提供一种径向干扰回波和降水回波的识别方法，其能够消除单一径向、窄径向和大面积径向的干扰回波，同时降低对降水回波的影响。本专利技术的另一个目的在于提供一种径向干扰回波和降水回波的识别系统，其能够消除径向干扰回波，提升雷达资料质量，获取高质量的雷达基数据和二次产品，充分发挥其在实际业务中的应用。为实现上述目的，本专利技术第一方面的技术方案提供了一种径向干扰回波和降水回波的识别方法，包括以下步骤：获取第一径向干扰回波体扫资料和第一降水回波体扫资料作为统计数据库；对比第一径向干扰回波体扫资料和第一降水回波体扫资料确定差异特征参数；根据差异特征参数和统计数据库构建隶属函数，并对差异特征参数模糊处理为0-1之间的模糊值；将模糊值赋予相应权值，并加权累加得到判据；根据判据与预设阈值比较，当判据值大于预设阈值时，为径向干扰回波。在该技术方案中，通过提取能够反映径向干扰回波特征的物理参数，根据径向干扰回波特征参数的概率分布建立相应的隶属函数，对这些特征参数进行模糊化处理，得到所有特征参数对于不同类型回波的0-1取值判据，然后对这些判据值进行加权累加，当某点的判据值超过事先给定的阈值时，该点就被判定为径向干扰回波并剔除；通过分析径向干扰回波与降水回波的特征差异，综合现有方法的特点，形成基于模糊逻辑的径向干扰回波识别算法，从而能够消除单一径向、窄径向和大面积径向的干扰回波，同时降低对降水回波的影响。在上述技术方案中，优选地，还包括：获取第二径向干扰回波体扫资料和第二降水回波体扫资料作为验证数据库；根据验证数据库验证判据的准确率和误判率。在该技术方案中，通过将验证数据库作为参考资料库，验证形成的判据在识别径向干扰回波的准确率和误判率，从而使用户能够及时准确了解该方法的有效性，能够在有效性不高的情况下进行相应调整，进而提高径向干扰回波的识别效果。在上述任一技术方案中，优选地，第一径向干扰回波体扫资料、第一降水回波体扫资料、第二径向干扰回波体扫资料和第二降水回波体扫资料为同一天气雷达体扫资料。在上述任一技术方案中，优选地，第一降水回波体扫资料和第二降水回波体扫资料为对流云降水回波体扫资料和层状云降水回波体扫资料中的至少一种。在上述任一技术方案中，优选地，统计数据库和验证数据库为方位-距离库为一个单位。在上述任一技术方案中，优选地，差异特征参数包括：回波强度在当前径向上的延展性：其中，当前径向前后回波功率的一致性：其中，dBi，j＝Zi，j-20logRi，j-0.0011*Ri，j，局部回波强度前后的一致性：其中，(i，j)为距离库的坐标值，Zi，j为距离库的回波强度，NR为回波强度的有效探测距离库数，Val为有效探测值，Ri,j为与雷达中心的距离，0.0011为衰减系数；隶属函数的表达式为：y为隶属函数值，x为某个距离库差异特征参数RREF、dZi,j、TDBZ的值，para[0]、para[1]、para[2]为根据差异特征参数RREF、dZi,j、TDBZ概率分布确定的3个预设阈值。本专利技术第二方面的技术方案提供了一种径向干扰回波和降水回波的识别系统，包括第一获取模块，被设置为用于获取第一径向干扰回波体扫资料和第一降水回波体扫资料作为统计数据库；对比模块，被设置为用于对比第一径向干扰回波体扫资料和第一降水回波体扫资料确定差异特征参数；控制模块，被设置为用于根据差异特征参数和统计数据库构建隶属函数，并对差异特征参数模糊处理为0-1之间的模糊值；计算模块，被设置为用于将模糊值赋予相应权值，并加权累加得到判据；比较模块，被设置为用于根据判据与预设阈值比较，当判据值大于预设阈值时，为径向干扰回波。在该技术方案中，通过提取能够反映径向干扰回波特征的物理参数，根据径向干扰回波特征参数的概率分布建立相应的隶属函数，对这些特征参数进行模糊化处理，得到所有特征参数对于不同类型回波的0-1取值判据，然后对这些判据值进行加权累加，当某点的判据值超过事先给定的阈值时，该点就被判定为径向干扰回波并剔除；通过分析径向干扰回波与降水回波的特征差异，综合现有识别径向干扰回波的系统的特点，形成基于模糊逻辑的径向干扰回波识别系统，从而能够消除单一径向、窄径向和大面积径向的干扰回波，同时降低对降水回波的影响。在上述技术方案中，优选地，还包括：第二获取模块，被设置为用于获取第二径向干扰回波体扫资料和第二降水回波体扫资料作为验证数据库；验证模块，被设置为用于根据验证数据库验证判据的准确率和误判率。在该技术方案中，通过将验证数据库作为参考资料库，验证形成的判据在识别径向干扰回波的准确率和误判率，从而使用户能够及时准确了解该方法的有效性，能够在有效性不高的情况下进行相应调整，进而提高径向干扰回波的识别效果。在上述任一技术方案中，优选地，第一径向干扰回波体扫资料、第一降水回波体扫资料、第二径向干扰回波体扫资料和第二降水回波体扫资料为同一天气雷达体扫资料。在上述任一技术方案中，优选地，第一降水回波体扫资料和第二降水回波体扫资料为对流云降水回波体扫资料和层状云降水回波体扫资料中的至少一种。在上述任一技术方案中，优选地，统计数据库和验证数据库为方位-距离库为一个单位。在上述任一技术方案中，优选地，差异特征参数包括：回波强度在当前径向上的延展性：其中，当前径向前后回波功率的一致性：其中，dBi，j＝Zi，j-20logRi，j-0.0011*Ri，j，局部回波强度前后的一致性：其中，(i，j)为距离库的坐标值，Zi，j为距离库的回波强度，NR为回波强度的有效探测距离库数，Val为有效探测值，Ri,j为与雷达中心的距离，0.0011为衰减系数；隶属函数的表达式为：y为隶属函数值，x为某个距离库差异特征参数RREF、dZi,j、TDBZ的值，para[0]、para[1]、para[2]为根据差异特征参数RREF、dZi,j、TDBZ概率分布确定的3个预设阈值。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1示出了本专利技术一个实施例所涉及径向干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种径向干扰回波和降水回波的识别方法，其特征在于，包括以下步骤：获取第一径向干扰回波体扫资料和第一降水回波体扫资料作为统计数据库；对比所述第一径向干扰回波体扫资料和所述第一降水回波体扫资料确定差异特征参数；根据所述差异特征参数和所述统计数据库构建隶属函数，并对所述差异特征参数模糊处理为0‑1之间的模糊值；将所述模糊值赋予相应权值，并加权累加得到判据；根据所述判据与预设阈值比较，当所述判据值大于所述预设阈值时，为径向干扰回波。

【技术特征摘要】
1.一种径向干扰回波和降水回波的识别方法，其特征在于，包括以下步骤：获取第一径向干扰回波体扫资料和第一降水回波体扫资料作为统计数据库；对比所述第一径向干扰回波体扫资料和所述第一降水回波体扫资料确定差异特征参数；根据所述差异特征参数和所述统计数据库构建隶属函数，并对所述差异特征参数模糊处理为0-1之间的模糊值；将所述模糊值赋予相应权值，并加权累加得到判据；根据所述判据与预设阈值比较，当所述判据值大于所述预设阈值时，为径向干扰回波。2.根据权利要求1所述的径向干扰回波和降水回波的识别方法，其特征在于，还包括：获取第二径向干扰回波体扫资料和第二降水回波体扫资料作为验证数据库；根据所述验证数据库验证所述判据的准确率和误判率。3.根据权利要求2所述的径向干扰回波和降水回波的识别方法，其特征在于，所述第一径向干扰回波体扫资料、所述第一降水回波体扫资料、所述第二径向干扰回波体扫资料和所述第二降水回波体扫资料为同一天气雷达体扫资料；和/或所述第一降水回波体扫资料和所述第二降水回波体扫资料为对流云降水回波体扫资料和层状云降水回波体扫资料中的至少一种；和/或所述统计数据库和所述验证数据库为方位-距离库为一个单位。4.根据权利要求1至3中任一项所述的径向干扰回波和降水回波的识别方法，其特征在于，所述差异特征参数包括：回波强度在当前径向上的延展性：其中，当前径向前后回波功率的一致性：其中，dBi，j＝Zi，j-20logRi，j-0.0011*Ri，j，局部回波强度前后的一致性：其中，(i，j)为距离库的坐标值，Zi，j为距离库的回波强度，NR为回波强度的有效探测距离库数，Val为有效探测值，Ri,j为与雷达中心的距离，0.0011为衰减系数；所述隶属函数的表达式为：x为某个距离库差异特征参数RREF、dZi,j、TDBZ的值，para[0]、para[1]、para[2]为根据差异特征参数RREF、dZi,j、TDBZ概率分布确定的3个所述预设阈值。5.一种径向干扰回波和降水回波的识别系统，其特征在于，包括：第一获取模块，被设...

【专利技术属性】
技术研发人员：文浩，张乐坚，梁海河，李恒升，叶飞，程昌玉，
申请(专利权)人：中国气象局气象探测中心，
类型：发明
国别省市：北京,11