[发明专利]一种毫米波测云仪晴空回波自动识别方法及系统有效
申请号: | 201811539856.0 | 申请日: | 2018-12-17 |
公开(公告)号: | CN109343063B | 公开(公告)日: | 2023-06-02 |
发明(设计)人: | 陶法;胡树贞;张雪芬;马舒庆 | 申请(专利权)人: | 中国气象局气象探测中心 |
主分类号: | G01S13/95 | 分类号: | G01S13/95 |
代理公司: | 北京崇智知识产权代理有限公司 11605 | 代理人: | 程旭辉 |
地址: | 100081 北*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 毫米波 测云仪 晴空 回波 自动识别 方法 系统 | ||
1.一种毫米波测云仪晴空回波自动识别方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取目标区域的回波数据;
对不同区域的反射率因子、速度绝对值和回波高度进行统计,得到初始阈值;
根据所述初始阈值对所述回波数据进行第一次分类,得到初始晴空回波数据和初始云回波数据;
获取所述毫米波测云仪的信号随时间幅度变化的数据,即I/Q信号,作为初始输入信息;
对所述初始输入信息进行预处理,得到功率谱数据;
对所述功率谱数据进行5级sym8小波变换,去除噪声后得到滤波后功率谱数据并计算均值,利用均值和所述滤波后功率谱数据的交点作为过零点;
根据所述过零点的数量将所述功率谱数据分成三类;过零点等于2时功率谱为单峰谱,过零点等于4时功率谱为双峰谱,过零点大于4时功率谱为多峰谱,分别对分类后的功率谱数据进行统计,得到对应每一类所述功率谱数据的判别阈值;
根据所述判别阈值对所述初始晴空回波数据和所述初始云回波数据进行第二次分类,得到二次晴空回波数据和二次云回波数据;
根据所述二次晴空回波数据和所述二次云回波数据的反射率因子进行空间尺度分布统计,得到空间尺度分布的分类阈值;
根据所述分类阈值对所述二次晴空回波数据和所述二次云回波数据进行第三次分类,得到最终晴空回波数据和最终云回波数据。
2.根据权利要求1所述的毫米波测云仪晴空回波自动识别方法,其特征在于,
所述第一次分类的公式为:
ClearEcho=ClearEcho=ZVHZ≤Z0,V≤V0_abs,H≤H0;
V≤V0_abs,H≤H0;
其中,所述初始阈值为Z0,V0_abs,H0;Z表示为反射率因子,Vabs表示为速度绝对值、H表示为回波高度。
3.根据权利要求1或2所述的毫米波测云仪晴空回波自动识别方法,其特征在于,所述预处理包括相干积累、FFT处理和谱平均处理;
所述过零点数量等于2的功率谱数据为单峰谱时,所述分类阈值为功率P0;
所述过零点数量等于4的功率谱数据为双峰谱时,所述分类阈值为主副峰功率比R0;其中主副峰功率比计算公式为P1为副峰功率,P2为主峰功率;
所述过零点数量大于4的功率谱数据为多峰谱时,所述分类阈值为功率谱宽度W0。
4.根据权利要求3所述的毫米波测云仪晴空回波自动识别方法,其特征在于,所述第二次分类的通用公式为:
ClearEcho=ClearEcho_SP<P0;CloudEcho=CloudEcho_SP≥P0;
ClearEcho=ClearEcho_DR<R0;CloudEcho=CloudEcho_DR≥R0;
ClearEcho=ClearEcho_MW<W0;CloudEcho=CloudEcho_MW≥W0;
其中,ClearEcho_S、CloudEcho_S、ClearEcho_D、CloudEcho_D、ClearEcho_M和CloudEcho_M分别为单峰谱、双峰谱和多峰谱对应的二次晴空回波数据和二次云回波数据,P为功率,W为功率谱宽,所述分类阈值为主副峰功率比R0。
5.根据权利要求3所述的毫米波测云仪晴空回波自动识别方法,其特征在于,
所述第三次分类的公式为:
其中,所述判别阈值为ρ0;ρ表示为空间尺度分布,a和b分别表示水平和垂直空间尺度。
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