[发明专利]气象云的雷达成像仿真方法

权利要求书

1.一种气象云的雷达成像仿真方法，所述雷达成像仿真方法包括以下步骤：

步骤S1在气象模拟场景中设置多个云团且每一个云团均包括用于表示云团的总云区范围的第一多面体和用于表示云团中的子云区的至少一个第二多面体，所述至少一个第二多面体中的所有第二多面体均嵌套在所述第一多面体中；

步骤S2雷达扫描工作范围内的所有云团，并对所述所有云团进行初步过滤以获得被所述雷达的波束照射的所有的多面体并标记所述多面体；

步骤S3对所述雷达的波束在某个时刻t时所处的方位角和俯仰角下的波束宽度进行水平方向和垂直方向采样以获得所述雷达波束的水平子波束和垂直子波束；

步骤S4判断所述水平子波束和垂直子波束是否被标记的多面体填充，以获得不同距离段的降雨强度；

步骤S5根据所述不同距离的降雨强度计算雷达的回波能量。

2.根据权利要求1所述的气象云的雷达成像仿真方法，其特征在于，

在步骤S2中，所述初步过滤包括以下步骤：

步骤S21将雷达扫描获得的工作范围内的第一多面体的中心位置、至少一个第二多面体中的所有第二多面体的中心位置、第一多面体的高度、所述所有第二多面体的高度以及第一多面体和至少一个第二多面体中的所有第二多面体的顶点位置从地理坐标系转化为雷达直角坐标系下的数据；

步骤S22在雷达直角坐标系下，根据第一多面体的中心位置和第一多面体和至少一个第二多面体中的所有第二多面体的顶点位置以所述中心位置为圆心作最小包围圆；

步骤S23根据雷达的波束宽度，判断最小包围圆是否在雷达的波束范围内以获得可能被雷达的波束照射的云团；

其中，同一云团中的第一多面体和所有第二多面体的顶点均落入最小包围圆中。

3.根据权利要求2所述的气象云的雷达成像仿真方法，其特征在于，

在步骤S23中，根据雷达的波束宽度，判断最小包围圆是否在雷达的波束范围内包括以下步骤：

步骤S231将最小包围圆投影到以雷达位置为原点O的三维的雷达直角坐标系的ZOX平面中，从原点向最小包围圆作两条切线，令两条切线与雷达直角坐标系的Z轴的夹角分别为η₁和η₂，且η₁＜η₂；

步骤S232将雷达的水平波束投影到雷达直角坐标系的ZOX平面中，令雷达的水平波束的两侧与雷达直角坐标系的Z轴的夹角分别为a₁和a₂，且a₁＜a₂；

步骤S233判断夹角η₁和η₂分别与夹角a₁和a₂之间的关系，当η₁≤a₁＜η₂或η₁＜a₂≤η₂时，则确定所述最小包围圆中的云团可能被雷达的水平波束照射；

步骤S234重复步骤S131至步骤S133的步骤，依次判断雷达工作范围内的所有云团，以获得所有云团中可能被雷达的水平波束照射的云团。

4.根据权利要求3所述的气象云的雷达成像仿真方法，其特征在于，

在步骤S231中，通过最小包围圆以获得最小包围圆半径r′、原点至最小包围圆圆心之间的距离r以及原点至最小包围圆圆心的连线与所述ZOX平面中Z轴之间的夹角η₃，夹角η₁和η₂的表达式为：

η₁＝η₃-sin^-1(r′/r)

η₂＝η₃+sin^-1(r′/r)。