[发明专利]一种用于双极化天气雷达的双路多阶相关检测方法

权利要求书

1.一种用于双极化天气雷达的双路多阶相关检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤（1）：获取H通道与V通道的I/Q数据；

步骤（2）：计算H通道与V通道的相干积累量；

步骤（3）：计算H通道与V通道的零阶自相关、一阶自相关以及零阶互相关量；

步骤（4）：计算多阶相关量的加权和；

步骤（5）：将加权和与阈值相比较，判断有无天气回波；

步骤（6）：判断为有天气回波的情况下，计算H通道的信噪比；

步骤（7）：不同信噪比条件下，计算反射率因子；

步骤（8）：根据反射率因子进行质量控制，并进行结果输出。

2.根据权利要求1所述的用于双极化天气雷达的双路多阶相关检测方法，其特征在于：所述步骤（1）中，H通道的I/Q信号表示为：

S_h(nT_s)=I_h(nT_s)+jQ_h(nT_s)     （101）

V通道的I/Q信号表示为：

S_v(nT_s)=I_v(nT_s)+jQ_v(nT_s)     （102）

其中，I、Q分别为同相、正交的数据，T_s为脉冲重复周期；

所述步骤（2）中，对于有限样本的自相关函数表示为：

1M-nΣk=0M-n-1S(kTs)S*((k+n)Ts)]]>     （103）

其中，M为单库内的样本总数；

H通道与V通道的零阶自相关分别为：

Rh(0)=1MΣk=0M-1Sh(kTs)Sh*(kTs)]]>     （104）

Rv(0)=1MΣk=0M-1Sv(kTs)Sv*(kTs)]]>     （105）

H通道与V通道的一阶自相关分别为：

Rh(Ts)=1M-1Σk=0M-2Sh(kTs)Sh*((k+1)Ts)]]>     （106）

Rv(Ts)=1M-1Σk=0M-2Sv(kTs)Sv*((k+1)Ts)]]>     （107）

所述步骤（3）中，对于有限样本的双路互相关函数表示为：

Rhv(nTs)=1M-nΣk=0M-n-1Sh(kTs)Sv*((k+n)Ts)]]>     （108）

H通道与V通道的零阶互相关为：

Rhv(0)=1MΣk=0M-1Sh(kTs)Sv*(kTs)]]>     （109）

所述步骤（4）中，多阶相关量的加权和的计算公式为：

S=a{[R_h(0)-N_h]+[R_v(0)-N_v]}+b[R_h(T_s)+R_h(T_s)]+cR_hv(0)    （110）

其中，a、b、c为加权系数，满足2a+2b+c=1且a≥0，b≥0，c≥0；

所述步骤（5）中，当加权和S小于预设阈值T_HR时，即判断为信号中不含有气象回波；当加权和S大于预设阈值T_HR时，即判断为信号中含有气象回波并进入所述步骤（6）；预设阈值T_HR不固定，与H通道与V通道的基底噪声有关，初始设定值比H通道噪声基底功率低4dB；

所述步骤（6）中，计算H通道的信噪比的公式如下：

SNRh=Rh(0)-NhNh]]>     （111）

其中，N_h为H通道基底噪声功率；

所述步骤（7）中，当H通道的信噪比小于2dB时，弱降水条件下的粒子形状近似球形，使用Z_h≈Z_v(Z_DR=0)，计算反射率因子的近似值，其公式如下：

Zh≅|R^hv(r‾)|×r‾2Ch(Gdr)1/2]]>     （112）

其中，|R^hv(r‾)|≅Ch(Gdr)1/2(ZhZv)1/2/(r‾)2]]>     （113）

C_h为雷达常数，G_dr为差分反射率校准常数，为H通道与V通道的互相关模值；

当H通道的信噪比大于或等于2dB时，计算反射率因子的公式如下：

     （114）

其中，     （115）

λ为工作波长，θ、φ分别为俯仰和方位的波束宽度，τ为脉冲宽度，G_a为天线增益，G_r为接收增益，P_t为发射机功率，r为雷达到目标的径向距离。