天气雷达数据坐标转换快速插值方法技术

本发明专利技术提供了一种天气雷达数据坐标转换快速插值方法，根据预设的插值核点数和量化位移预先计算sinc插值核表格；计算待转换到的地理坐标系的均匀三维网格中的每个网络点的网格点坐标值所对应的以当前雷达自身为中心的极坐标系下的坐标，计算其在均匀极坐标离散网格中所处的位置；根据位置值的整数部分，从给定的离散化保存的天气雷达体积扫描数据中抽取一个三维矩阵数据块；根据位置值的小数部分从sinc插值核表格中查询并得到表格中的三行元素以分别组成列向量

Fast Interpolation Method for Coordinate Conversion of Weather Radar Data

The invention provides a fast interpolation method for coordinate transformation of weather radar data, calculates the sinc interpolation kernel table in advance according to the preset interpolation kernels and quantized displacements, calculates the coordinates of each grid point in the uniform three-dimensional grid of the geographic coordinate system to be converted, and calculates the coordinates in the polar coordinate system centered by the current radar itself. The position in the scaled discrete grid; according to the integer part of the position value, a three-dimensional matrix data block is extracted from the given discrete stored volume scanning data of weather radar; according to the decimal part of the position value, the three rows of elements in the table are queried from the sinc interpolation core table to form column vectors respectively.

【技术实现步骤摘要】
天气雷达数据坐标转换快速插值方法
本专利技术涉及天气雷达信号与数据处理领域，尤其涉及一种用于天气雷达数据坐标转换的快速插值方法。
技术介绍
天气雷达得到的数据产品通常处于以雷达自身为中心的极坐标，包含气象目标的距离，方位和俯仰坐标。对于多部天气雷达组网观测的应用，需要构建统一的坐标系，例如由经度、维度和高度组成的地理坐标系作为基准，各雷达得到的数据产品均通过插值方法由自身极坐标系变换至新的坐标系下，从而方便天气雷达数据的组网拼图。由于大部分气象目标，例如云在空间上具有连续性，并且有很多细尺度结构，因而希望插值后的散射率场在空间上要保持连续性，同时在内插过程中应最大限度地保留雷达资料中存在的原始回波结构特征。常见的插值方法包括：最近邻居法、线性内插法和sinc核插值法。其中，最近邻居法虽然速度快，但是精度过低，易导致插值后的雷达散射率在空间上不连续；线性内插法对原始插值前数据引入较大的平滑，因而易损失原有散射率细尺度结构特征。sinc核插值法是根据奈奎斯特采样定理进行插值的方法，精度最高，但是通常情况下计算复杂度较高。
技术实现思路
鉴于上述技术问题，本专利技术提供了一种用于天气雷达数据坐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天气雷达数据坐标转换快速插值方法，其特征在于，包括：步骤1，根据预设的插值核点数和量化位移预先计算sinc插值核表格；步骤2，通过映射关系计算出待转换到的地理坐标系的均匀三维网格中的每个网络点的网格点坐标值所对应的以当前雷达自身为中心的极坐标系下的坐标；步骤3，对于步骤2计算得到的某一个具体的距离、俯仰和方位坐标，计算其在天气雷达体积扫描数据的均匀极坐标离散网格中所处的位置；步骤4，根据步骤3得到的所述位置的位置值的整数部分，从给定的离散化保存的天气雷达体积扫描数据中抽取一个三维矩阵数据块；步骤5，分别根据步骤3得到的所述位置的位置值的小数部分，从sinc插值核表格中查询并得到表格中的...

【技术特征摘要】
1.一种天气雷达数据坐标转换快速插值方法，其特征在于，包括：步骤1，根据预设的插值核点数和量化位移预先计算sinc插值核表格；步骤2，通过映射关系计算出待转换到的地理坐标系的均匀三维网格中的每个网络点的网格点坐标值所对应的以当前雷达自身为中心的极坐标系下的坐标；步骤3，对于步骤2计算得到的某一个具体的距离、俯仰和方位坐标，计算其在天气雷达体积扫描数据的均匀极坐标离散网格中所处的位置；步骤4，根据步骤3得到的所述位置的位置值的整数部分，从给定的离散化保存的天气雷达体积扫描数据中抽取一个三维矩阵数据块；步骤5，分别根据步骤3得到的所述位置的位置值的小数部分，从sinc插值核表格中查询并得到表格中的三行元素以分别组成列向量和步骤6，利用步骤4得到的三维矩阵数据块和步骤5得到的列向量进行加权运算，得到二维矩阵数据块；步骤7，利用步骤6得到的二维矩阵数据块和步骤5得到的列向量进行加权运算，得到一维列向量；步骤8，利用步骤7得到的一维列向量，与步骤5得到的列向量进行加权运算，得到当前网格值的插值结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，所述的插值核点数P的典型取值是6～16间的任一偶数，量化位移1/L中的L的典型取值为大于等于10的偶数；所述的sinc插值核表格是L+1行，P列的数值表格；所述sinc插值核表格的第i行，第j列的元素wi,j的值通过以下公式计算得到其中，i＝1,2,...L+1，j＝1,2,...P，sinc(x)＝sin(πx)/(πx)表示sinc函数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，由地理坐标系的网格点坐标值(xlat,m′,ylon,n′,hk′)到以当前雷达自身为中心的极坐标系坐标的映射关系的表达式为：其中，(xr,yr,hr)为天气雷达自身位置的经纬高坐标，R表示地球半径，s＝R×arccos[sin(xlat,m′)sin(xr)+cos(xlat,m′)cos(xr)cos(ylon,n′-yr)]xlat,m′,ylon,n′,hk′分别表示网格所代表的第m′个纬度、第n′个经度和第k′个高度坐标。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，由某一个具体的距离、俯仰和方位坐标计算其在天气雷达体积扫描数据的均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄平平，李铁建，魏加华，谭维贤，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，清华大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15