關(guān)于氣象雷達(dá)數(shù)據(jù)分析論文
1.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)軟件的模塊話設(shè)計(jì)，包括反射率數(shù)據(jù)分析模塊、速度分析模塊、天線運(yùn)行穩(wěn)定性分析模塊以及雷達(dá)組網(wǎng)數(shù)據(jù)分析模塊。
1.1反射率分析模塊
反射率的大小體現(xiàn)了氣象目標(biāo)的降水粒子的密度分布及體積大小，在實(shí)際氣象技術(shù)中長期用于表示氣象目標(biāo)的強(qiáng)度，在工作上采用dBZ單位表示。對于空管氣象雷達(dá)圖，數(shù)據(jù)顯示采用PPI(PlanPositionImage)顯示方式。該方式?jīng)Q定了一張氣象雷達(dá)圖由圓錐俯視平面上分析空間的回波構(gòu)成。在設(shè)計(jì)上簡單介紹其設(shè)計(jì)流程，首先必須讀取原始數(shù)據(jù)，并判斷是否首次讀取，若為首次讀取則對其進(jìn)行預(yù)處理，否則進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；其次進(jìn)行圖像繪制并判斷是否需要改變仰角。此處需要關(guān)注的關(guān)鍵是如何進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理。在實(shí)現(xiàn)上，對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行反射率信息結(jié)構(gòu)體賦值。當(dāng)然該結(jié)構(gòu)體包括了記錄實(shí)際仰角角度、數(shù)據(jù)文件路徑存儲、雷達(dá)波段判斷以及相關(guān)數(shù)據(jù)的偏移。通過掃描上述結(jié)構(gòu)體可以實(shí)現(xiàn)對雷達(dá)數(shù)據(jù)的預(yù)處理。
1.2速度分析模塊
多普勒雷達(dá)采用了速度退化模糊技術(shù)以擴(kuò)大其對徑向風(fēng)速測量不模糊的區(qū)間。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮數(shù)據(jù)顯示的徑向方式，流程設(shè)計(jì)則與反射模塊類似。當(dāng)然在界面設(shè)計(jì)上，系統(tǒng)將提供對顏色配置的定義，使其人機(jī)交互更為快捷。
1.3天線穩(wěn)定性分析模塊
天線是雷達(dá)數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵部位，長期以來是影響雷達(dá)運(yùn)行的主要關(guān)鍵點(diǎn)之一。其依賴于底下的電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，目前大多數(shù)進(jìn)口電機(jī)可以保證24小時安全運(yùn)行。而運(yùn)行時仰角提升和轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)性直接影響雷達(dá)數(shù)據(jù)的采集。為此，我們通過在徑向數(shù)據(jù)上采用方位角及仰角進(jìn)行掃描實(shí)現(xiàn)曲線圖監(jiān)控。通過選擇基數(shù)據(jù)再進(jìn)行預(yù)處理后繪制相關(guān)曲線實(shí)現(xiàn)對天線運(yùn)行狀態(tài)的評估。其中，曲線圖的.繪制需要的參數(shù)為：縱坐標(biāo)為氣象雷達(dá)實(shí)際運(yùn)行的每層仰角均值；橫坐標(biāo)為范圍角：0-360°。
1.4雷達(dá)組網(wǎng)分析模塊
按照民航局的總體規(guī)劃，未來空管將實(shí)現(xiàn)多氣象雷達(dá)覆蓋，在這過程，多個氣象雷達(dá)的組網(wǎng)將成為氣象雷達(dá)數(shù)據(jù)的主要來源。這種模式將使得數(shù)據(jù)覆蓋面更大、數(shù)據(jù)安全性更高、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性更強(qiáng)。而與此同時帶來了雷達(dá)數(shù)據(jù)融合組網(wǎng)的技術(shù)難點(diǎn)。設(shè)計(jì)上，首先模塊將定義雷達(dá)站點(diǎn)配置信息，并與此同時提供組網(wǎng)雷達(dá)可選數(shù)據(jù)；其次對選擇雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；再之則對雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均并做坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；最后進(jìn)行拼圖處理。在這過程中，需要對雷達(dá)數(shù)據(jù)的強(qiáng)度進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整、顯示范圍自適應(yīng)調(diào)整。與上述同理，系統(tǒng)核心在于預(yù)處理。在C#中定義List數(shù)據(jù)列表，并在定義其結(jié)構(gòu)為[站點(diǎn)標(biāo)示][距離][方位角]，對于數(shù)據(jù)讀取時，需要進(jìn)行插值算法處理，此時的單時數(shù)據(jù)拼接分析可以實(shí)現(xiàn)不同仰角和方位角的篩選。為了控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性可以在前端定義雷達(dá)數(shù)據(jù)方位角表，根據(jù)表進(jìn)行映射處理。通常如若出現(xiàn)非連續(xù)數(shù)據(jù)可以在預(yù)處理上對其進(jìn)行差值補(bǔ)償。在C#上可以采用反差圓補(bǔ)償方法。
2．結(jié)束語
本文從實(shí)際出發(fā)，提出一種包括多普勒雷達(dá)反射率數(shù)據(jù)分析、速度分析、天線穩(wěn)定性分析和雷達(dá)組網(wǎng)分析為一體的集成化空管氣象雷達(dá)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過C#設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，能夠應(yīng)用于空管一線技術(shù)保障，并為相關(guān)多普勒雷達(dá)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析提供一種參考。
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