基于全空域多方位扫描模式的云雷达回波三维显示方法技术

本发明专利技术公开了基于全空域多方位扫描模式的云雷达回波三维显示方法，对每方位的回波数据进行质量控制处理；建立三维坐标系，以云雷达站为三维坐标系的原点，X轴表示东西方向的距离，Y轴表示南北方向的距离，Z轴表示高度；在三维坐标系中分别制作每方位上的二维回波图像；对每方位上的二维回波图像的正面和背面做纹理贴图；在三维显示平台上进行显示。本发明专利技术能够多方位、多角度的全面观测云的发生和发展过程，方便用户直观、清楚的观看地形、云块、风场对云的影响，对降水云系结构研究以及降水形成机制的研究提供了有效的支撑。

3D display method of Cloud Radar Echo Based on omni-directional scanning mode

【技术实现步骤摘要】
基于全空域多方位扫描模式的云雷达回波三维显示方法
本专利技术涉及云雷达的三维显示
，尤其是基于全空域多方位扫描模式的云雷达回波三维显示方法。
技术介绍
毫米波云雷达数据处理终端的作用之一就是使用大量图形表示各种天气现象，包括对气象的静态和动态分析、局部分析的放大显示、径向结构的分析。目前，大多数终端产品是以二维形式来表示三维结构，最具有代表性的表示方法是PPI(PlanPositionIndicator)、RHI(RangeHeightIndicator)、THI(TimeHeightIndicator)，这些方法给我们提供了有用的信息，但它们只局限于二维表示方法。天气雷达的传统体扫VCP模式在对云的观测上由于其窄的波束宽度和有效探测距离的限制存在静锥盲区，导致在雷达上空区域存在很大一部分的盲区，这些扫描模式都极大地限制了雷达的有效探测范围，没有充分发挥雷达的探测威力。然而云的分布从根本上来说是一种三维或四维的结构，新型的全空域多方位扫描模式的毫米波云雷达能够实现云系全面扫描。因此，迫切需要设计一种基于毫米波云雷达的全空域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于全空域多方位扫描模式的云雷达回波三维显示方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，读取云雷达在全空域多方位的雷达扫描模式下的回波数据，并读取云雷达的扫描配置参数；其中，/n全空域是指云雷达的仰角覆盖范围为0°～180°；/n在全空域多方位的雷达扫描模式下，云雷达依次对每个方位进行扫描，依次接收每方位上的回波数据，且每方位的回波数据的仰角覆盖范围均为0°～180°；/n所述回波数据中包括：强度要素、速度要素、谱宽要素、退极化比要素、所在方位的角度数α、所在距离d、所在仰角的角度数β；其中，所在方位的角度数α是指相对云雷达正北方向的方位角度数；所在仰角的角度数β是指相对地面的仰角角度数；所...

【技术特征摘要】
1.基于全空域多方位扫描模式的云雷达回波三维显示方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，读取云雷达在全空域多方位的雷达扫描模式下的回波数据，并读取云雷达的扫描配置参数；其中，
全空域是指云雷达的仰角覆盖范围为0°～180°；
在全空域多方位的雷达扫描模式下，云雷达依次对每个方位进行扫描，依次接收每方位上的回波数据，且每方位的回波数据的仰角覆盖范围均为0°～180°；
所述回波数据中包括：强度要素、速度要素、谱宽要素、退极化比要素、所在方位的角度数α、所在距离d、所在仰角的角度数β；其中，所在方位的角度数α是指相对云雷达正北方向的方位角度数；所在仰角的角度数β是指相对地面的仰角角度数；所在距离d是指相对云雷达位置所在的距离；
所述扫描配置参数包括：扫描的方位总层数，每方位的角度值，起始仰角，终止仰角，距离库数，距离库长，探测距离；
S2，对每方位的回波数据进行质量控制处理；
S3，建立三维坐标系，以云雷达站为三维坐标系的原点，三维坐标系中的X轴表示东西方向的距离，Y轴表示南北方向的距离，Z轴表示高度；
根据质量控制处理后的每方位的回波数据，在三维坐标系中分别制作每方位上的二维回波图像，回波数据在三维坐标系中的坐标(x,y,z)如下所示：
x＝d×cosβ×sinα；
y＝d×cosβ×cosα；
z＝d×sinβ；
其中，α表示该回波数据相对云雷达正北方向的方位角度数、d表示该回波数据相对云雷达位置所在的距离、β表示该回波数据相对地面的仰角角度数；
每方位上的二维回波图像均为一个垂直于X轴和Y轴的面；
每方位上的二维回波图像的像素值选择为回波数据的强度、速度、谱宽、退极化比中的任意一项要素的值；
S4，对每方位上的二维回波图像即垂直于X轴和Y轴的面的正反两面做纹理贴图；
S5，将上述经步骤S1～S4处理后的数据在三维显示平台上进行显示。


2.根据权利要求1所述的基于全空域多方位扫描模式的云雷达回波三维显示方法，其特征在于，步骤S5中，在QT开发环境下采用OpenGL技术实现数据的三维显示。


3.根据权利要求1所述的基于全空域多方位扫描模式的云雷达回波三维显示方法，其特征在于，在生成每方位上的二维回波图像时，将每方位上的二维回波图像的背景透明度即alpha值设置为0，即将每方位上的二维回波图像的背景设置为纯透明；同时，将每方位上的二维回波图像的图片保存为png格式。


4.根据权利要求1所述的基于全空域多方位扫描模式的云雷达回波三维显示方法，其特征在于，在三维显示平台上，可选择回波数据的强度、速度、谱宽、退极化比中的任意一个要素的值作为三维显示图像的像素值，对回波数据进行三维显示。


5.根据权利要求1所述的基于全空域多方位扫描模式的云雷达回波三维显示方法，其特征在于，步骤S2中，采用扩展后的“K-领域频数法”对每方位的回波数据的幅度值进行质量控制，质量控制的具体方式包括以下步骤：
S21，设定一个大小为M×N的滑动窗口，设定该滑动窗口内的幅度值范围为(Vmin,Vmax)，将该幅度值范围(Vmin,Vmax)划分为等间距的P个区间，此P个区间分别为：
(Vmin,Vmin+ΔV)，(Vmin+ΔV,Vmin+2ΔV)，(Vmin+2ΔV,Vmin+3ΔV)…(Vmax-ΔV,Vmax)；其中，ΔV表示区...

【专利技术属性】
技术研发人员：范晖，王学荣，苏涛，熊友玲，
申请(专利权)人：安徽四创电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34