一种天气雷达地物方位仰角异常检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种天气雷达地物方位仰角异常检测方法及系统，包括：获取最新的天气雷达回波基数据和天气雷达标准地物基数据，并对获取的数据进行格式变换和归一化处理；通过地物方位仰角异常检测算法对获取的天气雷达回波基数据与天气雷达标准地物基数据进行检测对比，通过计算二者地物回波的匹配度进而判断仰角和方位角是否异常，并计算判断仰角和方位角的偏离程度；当方位仰角异常检测步骤检测识别出方位仰角异常时，通过多种方式对操作员发出报警提示。本发明专利技术对地物回波异常，采用与标准地物相比较的方法检测方位仰角异常，算法判断出现异常后，通过声音文字报警，提示操作员进行后续操作，提高雷达数据的利用率。提高雷达数据的利用率。提高雷达数据的利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种天气雷达地物方位仰角异常检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及雷达探测
，尤其涉及一种天气雷达地物方位仰角异常检测方法及系统。

技术介绍

[0002]地物回波是指山地及其上面的各类建筑物对雷达电磁波的散射产生的回波，地物回波具有边缘清晰，位置固定，强度很少变化的特点，因此可以通过晴空条件下地物回波的强度、位置等变化，判断雷达是否出现方位、仰角或者其它异常。在晴空条件下，雷达扫描探测数据的主要为地物回波数据，且地物回波有较高的强度，将历史晴空地物回波作为标准地物回波Zr，在相同仰角、相同重复频率等要求的条件下，用实时探测的地物回波Z和晴空条件下的标准地物回波Zr作对比；现役多普勒天气雷达数量众多，分布广泛，由于很多天气雷达服役时间较长，部分器件性能下降、天线方位定位出现偏差等原因影响，雷达接收的回波数据会出现异常数据，此时应及时通知并提醒操作员重新进行天线定位或更换器件，如果操作员未及时发现回波数据问题，就会导致雷达数据质量不高，雷达数据利用率不高。
[0003]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息只用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种天气雷达地物方位仰角异常检测方法及系统，解决了现有天气雷达自动化程度低，出现异常不能及时发现并提醒的问题。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种天气雷达地物方位仰角异常检测方法，所述检测方法包括：
[0006]数据预处理步骤：在晴空条件下，通过低仰角进行PPI扫描生成天气雷达回波基数据，获取最新的天气雷达回波基数据和天气雷达标准地物基数据，并对获取的数据进行格式变换和归一化处理；
[0007]方位仰角异常检测步骤：通过地物方位仰角异常检测算法对获取的天气雷达回波基数据与天气雷达标准地物基数据进行检测对比，通过计算二者地物回波的匹配度进而判断仰角和方位角是否异常，并计算判断仰角和方位角的偏离程度；
[0008]异常报警步骤：当方位仰角异常检测步骤检测识别出方位仰角异常时，通过多种方式对操作员发出报警提示。
[0009]所述方位仰角异常检测步骤具体包括以下内容：
[0010]判断标准地物基数据与被测的回波基数据的仰角是否相同，如果不同，则结束检测，如果相同，则执行下一步；
[0011]判断标准地物基数据与被测的回波基数据重复频率是否相同，如果不同，则结束检测，如果相同，则执行下一步；
[0012]摘取标准地物基数据与被测的回波数据中大于阈值的无抑制反射率因子数据；
[0013]通过改变方位角Az的方式，逐一计算实时探测的地物回波Z的每个方位角和标准地物回波Zr的匹配度，计算得到在探测的地物回波Z的方位角和标准地物回波Zr的相关系数，通过相关系数值的大小，得到最大匹配度Pmax，根据最大匹配度Pmax与设定的阈值关系，判断为仰角正常或仰角异常或者雷达整机故障；
[0014]获取最大匹配度Pmax时对应的方位角Az值，判断方位角是否正常；
[0015]计算标准地物回波Zr和探测的地物回波Z的强度平均差值Avg，并根据计算结果判断仰角的偏离度。
[0016]所述根据最大匹配度Pmax与设定的阈值关系，判断为仰角正常或仰角异常或者雷达整机故障包括：当最大匹配度Pmax＞PValue1时，则判断为仰角正常，当PValue2≤Pmax≤PValue1，则判断为仰角异常，当最大匹配度Pmax＜PValue2，则判断为雷达整机故障；
[0017]所述判断方位角是否正常包括：如果Az≤AValue1或Az≥AValue2时，则方位角正常，如果方位角异常，则Az值为方位角偏离角度；
[0018]所述根据计算结果判断仰角的偏离度包括：当abs(Avg)＞GValue时，则为整机故障，当abs(Avg)≤GValue，出现仰角异常时，如果Avg＞0，则仰角偏小，如果Avg＜0，则仰角偏大。
[0019]所述相关系数的计算包括：
[0020]通过公式计算被测的回波数据Z
(iAz,j)
和标准地物数据Zr
(i,j)
的相关系数，其中，iAz表示被测的回波数据的方位角变化，iAz＝i+Az，iAz∈[0,359]，当iAz≥360时，iAz＝iAz
‑
360，当iAz＜0时，iAz＝iAz+360，i表示标准地物数据的方位角变化，j表示距离库变化，A表示方位角数，根据雷达数据文件获取，Bin表示距离库数，根据雷达数据文件获取；
[0021]记录每个Az对应的CORR值，取其中最大的CORR值，记作匹配度Pmax，若最大匹配度Pmax＞PValue1，则判断为仰角正常，最大匹配度PValue2≤Pmax≤PValue1，则判断为仰角异常，最大匹配度Pmax＜PValue2，则判断为雷达整机故障。
[0022]根据最大CORR值，记录最大CORR值对应的Az角度，记作iMax。若iMax≤AValue1或iMax≥AValue2，则方位正常；若AValue1≤iMax≤AValue2，则方位异常。
[0023]所述平均差值Avg的计算包括：
[0024]通过公式被测的回波数据Z
(i,j)
和标准地物Zr
(i,j)
的平均差值；
[0025]判断abs(Avg)的值，当abs(Avg)≥GValue时，则为雷达整机故障；
[0026]当abs(Avg)＜GValue，且出现仰角异常，即PValue1≤Pmax≤PValue2时，若Avg＞0，则仰角偏小，若Avg＜0，则仰角偏大。
[0027]一种天气雷达地物方位仰角异常检测系统，它包括数据预处理模块、方位仰角异常检测模块和异常报警模块；
[0028]所述数据预处理模块：在晴空条件下，通过低仰角进行PPI扫描生成天气雷达回波基数据，获取最新的天气雷达回波基数据和天气雷达标准地物基数据，并对获取的数据进行格式变换和归一化处理；
[0029]所述方位仰角异常检测模块：通过地物方位仰角异常检测算法对获取的天气雷达回波基数据与天气雷达标准地物基数据进行检测对比，通过计算二者地物回波的匹配度进而判断仰角和方位角是否异常，并计算判断仰角和方位角的偏离角度；
[0030]所述异常报警模块：当方位仰角异常检测步骤检测识别出方位仰角异常时，通过多种方式对操作员发出报警提示。
[0031]所述方位仰角异常检测模块包括第一判断单元、第二判断单元和计算单元；
[0032]所述第一判断单元：用于判断标准地物基数据与被测的回波基数据的仰角是否相同，以及判断标准地物基数据与被测的回波基数据重复频率是否相同；
[0033]所述计算单元：摘取标准地物基数据与被测的回波数据中大于阈值的无抑制反射率因子数据，并通过改变方位角Az的方式，逐一计算实时探本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天气雷达地物方位仰角异常检测方法，其特征在于：所述检测方法包括：数据预处理步骤：在晴空条件下，通过低仰角进行PPI扫描生成天气雷达回波基数据，获取最新的天气雷达回波基数据和天气雷达标准地物基数据，并对获取的数据进行格式变换和归一化处理；方位仰角异常检测步骤：通过地物方位仰角异常检测算法对获取的天气雷达回波基数据与天气雷达标准地物基数据进行检测对比，通过计算二者地物回波的匹配度进而判断仰角和方位角是否异常，并计算判断仰角和方位角的偏离程度；异常报警步骤：当方位仰角异常检测步骤检测识别出方位仰角异常时，通过多种方式对操作员发出报警提示。2.根据权利要求1所述的一种天气雷达地物方位仰角异常检测方法，其特征在于：所述方位仰角异常检测步骤具体包括以下内容：判断标准地物基数据与被测的回波基数据的仰角是否相同，如果不同，则结束检测，如果相同，则执行下一步；判断标准地物基数据与被测的回波基数据重复频率是否相同，如果不同，则结束检测，如果相同，则执行下一步；摘取标准地物基数据与被测的回波数据中大于阈值的无抑制反射率因子数据；通过改变方位角Az的方式，逐一计算实时探测的地物回波Z的每个方位角和标准地物回波Zr的匹配度，计算得到在探测的地物回波Z的方位角和标准地物回波Zr的相关系数，通过相关系数值的大小，得到最大匹配度Pmax，根据最大匹配度Pmax与设定的阈值关系，判断为仰角正常或仰角异常或者雷达整机故障；获取最大匹配度Pmax时对应的方位角Az值，判断方位角是否正常；计算标准地物回波Zr和探测的地物回波Z的强度平均差值Avg，并根据计算结果判断仰角的偏离度。3.根据权利要求2所述的一种天气雷达地物方位仰角异常检测方法，其特征在于：所述根据最大匹配度Pmax与设定的阈值关系，判断为仰角正常或仰角异常或者雷达整机故障包括：当最大匹配度Pmax＞PValue1时，则判断为仰角正常，当PValue2≤Pmax≤PValue1，则判断为仰角异常，当最大匹配度Pmax＜PValue2，则判断为雷达整机故障；所述判断方位角是否正常包括：如果Az≤AValue1或Az≥AValue2时，则方位角正常，如果方位角异常，则Az值为方位角偏离角度；所述根据计算结果判断仰角的偏离度包括：当abs(Avg)＞GValue时，则为整机故障，当abs(Avg)≤GValue，出现仰角异常时，如果Avg＞0，则仰角偏小，如果Avg＜0，则仰角偏大。4.根据权利要求2所述的一种天气雷达地物方位仰角异常检测方法，其特征在于：所述相关系数的计算包括：通过公式计算被测的回波数据Z
(iAz,j)
和标准地物数据Zr
(i,j)
的相关系数，其中，iAz表示被测的回波数据的方位角变化，
iAz＝i+Az，iAz∈[0,359]，当iAz≥360时，iAz＝iAz
‑
360，当iAz＜0时，iAz＝i...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢慧玲，谭学，彭勇平，李淘，李渝，林青云，
申请(专利权)人：成都锦江电子系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：