[发明专利]组网天气雷达适用AOI的自适应观测方法及系统

说明书

本发明公开了组网天气雷达适用AOI的自适应观测方法及系统，涉及组网雷达技术领域。所述方法包括步骤：构建天气雷达网三维格点场，分析等高面上和等高度层间的覆盖信息后得到各格点的雷达覆盖信息；根据每个格点的雷达覆盖信息，确定该格点的最终反射率值；获取设定空间高度上每层等高面的层组合反射率信息，基于多层层组合反射率信息的融合信息开展对强对流中心与区域的识别；结合待加入雷达数据，触发基于地面潜势和机器学习联合外推的雷达体扫描模式或者触发基于强对流中心与区域识别的雷达体扫描模式。本发明使得新增雷达的体扫描模式能够针对强对流中心与区域实现更优匹配，充分利用了新增雷达的探测能力。

技术领域

本发明涉及组网雷达技术领域，尤其涉及一种组网天气雷达适用AOI的自适应观测方法及系统。

背景技术

组网天气雷达能够增加量测的维度和置信度，提高系统的容错性和鲁棒性，在现代气象综合观测系统得到了广泛应用。而在天气雷达网中，如何根据重点观测区域( AOI，全称Area Of Interest，也称重点区域)信息，协调天气雷达网中的各部雷达进行观测是雷达探测领域的主要研究方向之一。所述的重点观测区域( AOI )，作为举例，比如天气发生时的强对流区域、设定的重点服务区域、人工选择的关键区域等。

在进行重点观测区域( AOI )的三维探测和协同探测时，由于组网天气雷达的体扫描模式影响着三维空间尺度的覆盖范围与落区，也影响着空间大气扫描信息的获取，因此如何根据重点观测区域( AOI )设置组网天气雷达的体扫描模式以使扫描策略与重点观测区域( AOI )匹配，是进行协同探测不可回避的问题。

雷达体扫描模式，是指雷达按照预定的脉宽、脉冲重复频率、仰角层数与天线旋转速率等配置参数进行运转的模式。传统的雷达扫描方式，往往操作人员通过显示控制台设定雷达体扫描模式的各个参数信息，然后显示控制台发送控制指令改变天线扫描方式。现有技术存在如下缺陷：首先，高度依赖雷达操作手的操作水平；其次，人工设定时很难保证每次扇扫的扫描中心均是对观测目标的最优对准，导致观测精度降低；再则，由于人工设定扇扫范围往往远大于待观测目标所需要的扇扫区域，使得在扇扫速度固定的情况下，截获的有效数据率较低，对前端分选数据处理和计算资源维护造成较大压力。

另一方面，准确分析雷达的覆盖能力是应用新一代天气雷达观测数据的重要基础。随着“城市精细化管理”理念的提出，研究大型城市及周边区域三维格点场上多雷达覆盖区的精细化落区落点日趋重要。其为研究三维反射率场的真实构建、面尺度上城市精细化预报、点尺度上分析非插值下垂直反射率廓线提供模型，同时对于如何更科学的部署大气垂直观测设备以及如何更好的应用现有观测资料具有指导作用。

然而，现有技术中，在研究等高度层间的雷达覆盖信息时，往往根据雷达波束宽度插值到特定高度层上进行等高度层间的雷达覆盖分析。由于在实际预报业务中，预报员通过更关心完整的三维回波结构，如何从上述应用角度出发，实现更精细的雷达覆盖域分析，构建更加精细、均衡的立体探测网，也是当前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供了一种组网天气雷达适用AOI的自适应观测方法及系统。本发明提供的组网天气雷达适用AOI的自适应观测方法，通过分析等高面上的覆盖信息和等高度层间的覆盖信息得到天气雷达网三维格点场的雷达覆盖信息后，基于多层层组合反射率信息的融合信息开展对强对流中心与区域的识别，再根据强对流区域与待加入雷达的探测范围选择触发基于地面潜势和机器学习联合外推的雷达体扫描模式或触发基于强对流中心与区域识别的雷达体扫描模式，使得新增雷达的体扫描模式能够针对强对流中心与区域（即重点区域）实现更优匹配，充分利用了新增雷达的探测能力。进一步，还能够根据用户或系统设置的选择区域信息调整前述待加入雷达的雷达体扫描模式。

为实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：

一种组网天气雷达适用AOI的自适应观测方法，包括如下步骤：