本发明专利技术公开的一种天气雷达及其方位跟踪探测方法与系统，其包括获取天气雷达体扫数据，根据扫描数据判断是否存在特定天气；当存在特定天气时，以特定天气区域中反射率强度最大点为中心，向顺时针、逆时针旋转的方位角进行扩散识别，当连续识别到n个无效回波方位时，确定该特定天气区域的起始方位角和结束方位角，其中5≤n≤体扫方位角数量的四分之一；将起始方位角和结束方位角发送给天气雷达，天气雷达根据起始方位角和结束方位角确定扇扫角度范围，并根据扇扫角度范围在所述特定天气区域内进行扇形扫描。本发明专利技术能够识别出局部中小尺度天气过程，并在局部中小尺度天气区域进行扇形扫描，提高了探测时间分辨率和准确性。提高了探测时间分辨率和准确性。提高了探测时间分辨率和准确性。
【技术实现步骤摘要】
天气雷达及其方位跟踪探测方法与系统、设备及存储介质
[0001]本专利技术属于雷达探测
，尤其涉及一种天气雷达及其方位跟踪探测方法与系统、设备及存储介质。
技术介绍
[0002]天气雷达在业务应用上，探测模式非常单一。刘应军等在《新一代天气雷达体扫模式的探讨》[D]南京信息工程大学，2006中指出，“新一代天气雷达在对一些特殊的灾害性天气如台风等的探测时，有时候产品会不太令用户满意，给台风的预报带来了困难，出现这种现象，主要是因为其体扫模式不理想，
……
，然后结合当地的天气特点和实际工作经验试着提出适合当地特殊天气的体扫模式，以期对灾害性天气进行更好的探测和预报”。而中小尺度的天气的变化过程更快，针对其探测模式的要求更高。
[0003]天气雷达从伺服的旋转特性来讲，主要探测模式有体积扫描（即体扫模式）、扇形扫描（即扇扫模式）、凝视扫描（即凝扫模式）等，这几种扫描方式的主要区别在于方位扫描上有所不同。体积扫描，伺服在方位上持续360
°
旋转扫描；扇形扫描，伺服在指定的方位区域内进行往返扫描；凝视扫描，伺服固定在某一个方位角上定点扫描，任何一种扫描方式都需要人为设定。
[0004]业务应用中往往在模式设置之后，人为介入之前，会一直维持一种扫描模式，而固定的某种扫描模式存在扫描时间长，探测利用率不高，甚至错失天气过程等问题。如果采用人为识别天气切换模式，又会存在识别天气过程时间长、要求高，切换过程繁琐，对人员专业素质要求高等问题。如果能够在中小尺度的天气观测过程中，通过自动识别跟踪局部天气，实现在特定时刻特定方位区域的扫描，将会大大提高中小尺度天气过程获取的时间分辨率。例如X波段双偏振相控阵天气雷达完成一个360
°
的体积扫描约需要时长三十秒，进行60
°
扇形扫描时长仅需十几秒；如果局地天气集中在60
°
区域，实现跟踪模式后，扫描时间分辨率将提高至少一倍。
[0005]目前还没有天气雷达实现跟踪探测模式的相关研究，主要原因是跟踪探测模式一般情况下不适应大范围的天气过程，适应局部中小尺度天气过程，而对于中小尺度天气的预警预报目前仍是业界的一个难题，各种研究仍在探索阶段。
[0006]名称解释，特定天气是指在雷达扫描范围内的局部中小尺度天气，例如部分小范围的冰雹、短时强降水、龙卷等天气过程。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于提供一种天气雷达及其方位跟踪探测方法与系统、设备及存储介质，以解决现有天气雷达在局部中小尺度天气过程中无法实现跟踪探测导致探测利用率不高，探测时间分辨率低，易错失天气过程以及探测准确性不高的问题。
[0008]本专利技术是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种天气雷达方位跟踪探测方法，包括以下步骤：
步骤1：获取天气雷达体扫数据；步骤2：根据扫描数据判断是否存在特定天气，所述扫描数据为体扫数据或扇形扫描数据；所述特定天气是指在雷达扫描范围内的局部中小尺度天气；步骤3：当所述扫描数据为体扫数据且不存在特定天气时，转入步骤1；当所述扫描数据为扇形扫描数据且不存在特定天气时，天气雷达转为体扫模式，转入步骤1；当存在特定天气时，转入步骤4；步骤4：以特定天气区域中反射率强度最大点为中心，向顺时针、逆时针旋转的方位角进行扩散识别，当连续识别到n个无效回波方位时，确定该特定天气区域的起始方位角和结束方位角；其中，5≤n ≤体扫方位角数量的四分之一；步骤5：将所述起始方位角和结束方位角发送给天气雷达，所述天气雷达根据起始方位角和结束方位角确定扇扫角度范围，并根据所述扇扫角度范围在所述特定天气区域内进行扇形扫描；步骤6：获取天气雷达扇形扫描数据，重复步骤2~5，实现天气雷达方位持续跟踪探测。
[0009]进一步地，所述步骤1中，根据扫描数据识别出特定天气的具体实现过程为：根据所述扫描数据计算出每个方位的有效数据百分比；根据每个方位的有效数据百分比，得到有效数据百分比大于第一设定阈值时的连续方位角数量；当连续方位角数量大于第二设定阈值且小于体扫方位角数量的一半时，对应方位识别为连续独立方位；在所述连续独立方位中，如果反射率强度的最大值大于等于第三设定阈值，则存在特定天气。
[0010]进一步地，所述有效数据百分比等于有效距离库数量与总距离库数量的百分比。
[0011]进一步地，所述第一设定阈值为10%，第二设定阈值为10，第三设定阈值为35dBZ。
[0012]进一步地，所述步骤5中，扇扫角度范围为[φ1－θ，φ2＋θ]，其中φ1为起始方位角，φ2为结束方位角，θ为天气雷达伺服电机旋转加减速角度信息。
[0013]进一步地，所述步骤5中，在m个扫描周期内保持扇形扫描，其中m≥3。
[0014]本专利技术还提供一种天气雷达方位跟踪探测系统，与天气雷达的控制系统通讯连接，所述方位跟踪探测系统包括：数据获取单元，用于获取天气雷达扫描数据，所述扫描数据为正常扫描数据或扇形扫描数据；判断单元，用于根据所述扫描数据判断是否存在特定天气；所述特定天气是指在雷达扫描范围内的局部中小尺度天气；边界确定单元，用于在存在特定天气时，以特定天气区域中反射率强度最大点为中心，向顺时针、逆时针旋转的方位角进行扩散识别，当连续识别到n个无效回波方位时，确定该特定天气区域的起始方位角和结束方位角，并将所述起始方位角和结束方位角发送给天气雷达，以便天气雷达根据起始方位角和结束方位角确定扇扫角度范围，并根据所述扇扫角度范围在所述特定天气区域内进行扇形扫描；其中，5≤n ≤体扫方位角数量的四分之一。
[0015]本专利技术还提供一种天气雷达，包括控制系统以及如上所述的天气雷达方位跟踪探测系统；所述天气雷达方位跟踪探测系统与所述控制系统通讯连接。
[0016]本专利技术还提供一种天气雷达方位跟踪探测设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上所述天气雷达方位跟踪探测方法的步骤。
[0017]本专利技术还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述天气雷达方位跟踪探测方法的步骤。
[0018]有益效果与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术所提供的一种天气雷达及其方位跟踪探测方法与系统，根据局部中小尺度天气数据的特点，从方位和反射率强度两个维度进行识别，确保了特定天气判定的准确性；根据特定天气“多层递减”的回波特点确定特定天气的边界，即确定起始方位角和结束方位角，解决了天气边界难确定的难题；在天气边界角度基础上增加伺服电机加减速角度信息以形成扇扫角度范围，确保了伺服电机在特定天气边界内进行匀速扫描，保证了天气数据质量；重复执行方位跟踪探测方法，确保了探测模式适应天气生消发展过程，提高了局部中小尺度天气探测的时间分辨率，提高了特定天气的预警预报能力和准确性。
[0019]本专利技术建立了一套可以实现天气雷达方位跟踪探测的机制，使方位跟踪探测机制在天气雷达的应用中具备工程实现能力；针对这类本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种天气雷达方位跟踪探测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取天气雷达体扫数据；步骤2：根据扫描数据判断是否存在特定天气，所述扫描数据为体扫数据或扇形扫描数据；所述特定天气是指在雷达扫描范围内的局部中小尺度天气；步骤3：当所述扫描数据为体扫数据且不存在特定天气时，转入步骤1；当所述扫描数据为扇形扫描数据且不存在特定天气时，天气雷达转为体扫模式，转入步骤1；当存在特定天气时，转入步骤4；步骤4：以特定天气区域中反射率强度最大点为中心，向顺时针、逆时针旋转的方位角进行扩散识别，当连续识别到n个无效回波方位时，确定该特定天气区域的起始方位角和结束方位角；其中，5≤n ≤体扫方位角数量的四分之一；步骤5：将所述起始方位角和结束方位角发送给天气雷达，所述天气雷达根据起始方位角和结束方位角确定扇扫角度范围，并根据所述扇扫角度范围在所述特定天气区域内进行扇形扫描；步骤6：获取天气雷达扇形扫描数据，重复步骤2~5，实现天气雷达方位持续跟踪探测。2.如权利要求1所述的天气雷达方位跟踪探测方法，其特征在于，所述步骤2中，根据扫描数据识别出特定天气的具体实现过程为：根据所述扫描数据计算出每个方位的有效数据百分比；根据每个方位的有效数据百分比，得到有效数据百分比大于第一设定阈值时的连续方位角数量；当连续方位角数量大于第二设定阈值且小于体扫方位角数量的一半时，对应方位识别为连续独立方位；在所述连续独立方位中，如果反射率强度的最大值大于等于第三设定阈值，则存在特定天气。3.如权利要求2所述的天气雷达方位跟踪探测方法，其特征在于，所述有效数据百分比等于有效距离库数量与总距离库数量的百分比。4.如权利要求2所述的天气雷达方位跟踪探测方法，其特征在于，所述第一设定阈值为10%，第二设定阈值为10，第三设定阈值为3...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨文，王国荣，
申请(专利权)人：湖南宜通华盛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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