[发明专利]基于任意取向微波链路的双偏振雷达衰减订正方法

说明书

本发明公开了一种基于任意取向微波链路的双偏振天气雷达强度衰减订正方法，由微波链路实测的路径衰减计算平均衰减系数；设定衰减系数与比差分相位之比的初始值α，根据天气雷达观测量计算链路路径平均衰减系数；不断调整衰减系数与比差分相位之比α，以雷达计算的链路路径平均衰减系数与微波链路计算的路径平均衰减系数绝对差异为目标函数，当目标函数最小时，α值为最优；采用此最优α值对雷达强度进行衰减订正。本发明能够有效实现双偏振天气雷达强度的衰减订正，增强了丰富的已建微波链路资源的可用性，本发明的适用性和鲁棒性较强。

技术领域

本发明属于大气探测技术，具体为基于任意取向微波链路的双偏振雷达衰减订正方法。

背景技术

天气雷达以其较高的时空分辨率和准确性而成为当前降水监测的常用手段。较短波长(如X波段)天气雷达因具备天线尺寸小、发射功率低、时空分辨率高、机动性好等优势，成为区域降水监测的重要途径。常规天气雷达主要依靠反射率因子与雨强的关系定量估测降水。然而，较短波长雷达受降水衰减影响较大，导致反射率因子降低，所以在使用较短波长雷达反射率因子进行定量降水估测时，必须首先对反射率因子实施衰减订正，以提高降水估测的准确性。

对常规天气雷达来说，常用的衰减订正方法有解析法、迭代法、逐库法及其近似方法等，但由于真实衰减未知以及衰减系数与反射率因子关系的不确定，常会导致订正不稳定问题。针对双偏振雷达的衰减订正，基于典型雷达频率范围内差分传播相位与衰减总量基本呈线性比例关系这一特点，研究者们提出了降水廓线(ZPHI)算法和自一致(SC)方法，此类方法对该线性比例和雷达自身观测误差非常敏感。

利用微波链路能够得到链路雨致衰减的特性，出现了使用微波链路的路径衰减作为参考，实现雷达基数据衰减订正的方法。这些方法主要存在以下问题：一是大多要求所使用的微波链路沿雷达径向，而由于已建设微波链路相对于雷达是任意取向的，故该要求导致大量已建实际微波链路无法应用。二是使用沿雷达径向链路辅助雷达衰减订正，仅能订正链路所处径向的雷达数据，方法的效率不高。三是仅利用了常规雷达参量，没有充分发挥双偏振雷达能够得到偏振参量的优势。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种基于任意取向微波链路的双偏振雷达衰减订正方法。

实现本发明的技术解决方案为：一种基于任意取向微波链路的双偏振雷达衰减订正方法，具体步骤为：

步骤1、根据微波链路路径总衰减观测值，计算雷达路径平均衰减系数；

步骤2、设定衰减系数与比差分相位之比α的初始值，根据雷达观测量计算链路路径平均衰减系数；

步骤3、计算目标函数，所述目标函数为雷达路径平均衰减系数和链路路径平均衰减系数的绝对差异；

步骤4、调整衰减系数与比差分相位之比α的值，重复执行步骤2～3，将目标函数最小时的衰减系数与比差分相位之比α作为最优参数值；

步骤5、根据最优α值以及衰减系数计算公式确定链路横跨方位范围内的每个雷达距离库的最优衰减系数A_H(r；α_opt)，实现雷达反射率因子的衰减订正。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明将任意取向链路测值引入雷达衰减订正中，能够有效减小衰减对雷达强度带来的误差；本发明订正区域明显增大，由单条径向拓展到链路跨越的方位范围；突破了现有方法中对链路沿雷达径向的限制，使得广泛建设的实际微波链路的可用性大为增加；有效发挥了双偏振雷达得到偏振参量的优势，且本发明适用性增强，便于推广应用。

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

附图说明

图1是本发明的流程图。

图2是本发明中系数α的优化过程示意图。

图3为本发明效果示意图。