申请/专利权人：佛山市龙卷风研究中心

申请日：2022-12-15

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN115932766B

主分类号：G01S7/40

分类号：G01S7/40;G01S7/36

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2023.07.11#实质审查的生效;2023.04.07#公开

摘要：本发明提供了一种相控阵雷达数据订正系统，包括服务器、以及至少两个相控阵雷达，还包括监测模块、组网模块、协同模块，服务器分别与监测模块、组网模块和协同模块连接；监测模块用于对至少两个相控阵雷达检测得到的初始检测数据进行监测，并对初始检测数据进行处理，以形成处理数据，组网模块用于对至少两个相控阵雷达进行组网，以对经过监测模块的处理数据进行组网上传，协同模块根据组网模块中各个相控阵雷达的处理数据进行协同，以对检测到的数据进行订正。本发明通过评估单元和协同单元的相互配合，使得不同距离下的反射率因子进行校正，提升雷达衰减订正效率，使得订正结果更加合理和可靠。

主权项：1.一种相控阵雷达数据订正系统，所述雷达数据订正系统包括服务器、以及至少两个相控阵雷达，其特征在于，所述雷达数据订正系统还包括监测模块、组网模块、协同模块，所述服务器分别与所述监测模块、所述组网模块和所述协同模块连接；所述监测模块用于对至少两个相控阵雷达检测得到的初始检测数据进行监测，并对初始检测数据进行处理，形成处理数据，所述组网模块用于对至少两个所述相控阵雷达进行组网，以对经过所述监测模块的处理数据进行组网上传，所述协同模块根据所述组网模块中各个所述相控阵雷达的处理数据进行协同，以对检测到的数据进行订正；其中，所述协同模块包括协同单元、以及评估单元，所述协同单元用于对至少两个相控阵雷达的检测数据进行协同，形成协同数据，所述评估单元根据协同单元的协同数据进行评估，以对至少两个相控阵雷达的检测数据进行订正；所述组网模块包括组网单元、以及定位单元，所述组网单元用于将至少两个相控阵雷达进行组网，以形成组网雷达阵，所述定位单元用于对组网的至少两个所述相控阵雷达的位置进行定位，以获得至少两个相控阵雷达的布设位置数据；所述定位单元包括定位器、以及数据存储器，所述定位器用于对所述相控阵雷达的位置进行定位，所述数据存储器用于对所述定位器定位的位置数据进行存储；所述监测模块包括监测单元、以及去干扰单元，所述监测单元用于对至少两个所述相控阵雷达检测得到的数据进行监测，以形成初始检测数据，所述去干扰单元用于对至少两个所述相控阵雷达的初始检测数据进行去干扰；所述监测单元包括状态采集器、以及数据库，所述状态采集器用于对至少两个所述相控阵雷达的初始检测数据进行采集，所述数据库用于存储所述状态采集器采集得到的所述相控阵雷达的初始检测数据；所述去干扰单元获取所述监测单元的初始检测数据，并根据下式计算G位置的有效雷达库所占百分比PG： 式中，G为雷达基数据中距离位置G的初始数据，M为以G为中心的m*m的窗口中存在有效数据的总库数，MTotal为窗口包含的总库数；当满足：PG55％，则将初始数据G当做干扰噪声并剔除，以将所述初始检测数据进行过滤形成处理数据；所述协同模块包括协同单元包括数据传输器、以及协同器，所述数据传输器用于将至少两个相控阵雷达的处理数据传输至所述评估单元中，所述协同器将所述数据传输器中的数据协同传输到所述服务器中；所述评估单元获取至少两个线控阵雷达的径向距离[r0，rm]，其中，r0为固定参考距离，rm为距离变量，并依据AHr＝β·KDPr，其中，AHr为雷达衰减率，KDPr为雷达的差分相移率，β为调整系数，重构两个相控阵雷达的差分相位Φr，β： 式中，β的取值范围为[0.025，0.575]，x为雷达检测到的物体的位置变量，且x∈[r0，rm]；所述评估单元根据重构的两个相控阵雷达的差分相位Φr，β计算Φr，β和预测值ΦDP的绝对差值eΦ： 若绝对差值eΦ取得的值为最小值，则绝对差值对应的β，校准为最优调整系数值；所述评估单元获取每个方位角下的最优调整系数值，并选取每个方位角对应的最优调整系数值对应的平均值作为相控阵雷达的扫描所需的调整系数值β校准，并计算r0和rm之间的任意位置的比衰减AHr，β校准，同时根据比衰减AHr，β校准对距离为r条件下的反射率因子Z′Hr进行校正： 式中，b取值为[0.7，1]，Zhr为在距离r条件下的真实的反射率因子；所述评估单元获取差分衰减ADPr，并根据差分衰减计算所述差分反射率因子的订正量Z′DR： 式中，b取值为[0.7，1]，AHx为衰减率，γ最优为最优的变化系数值，其中，取得最优变化系数，需满足，最接近ZOOM1DP；其中，ZOOM1DP为差分反射率因子测量值和理论变化幅值的衰减差值；反射率因子和差分反射率因子的关系满足： 式中，ZH为反射率因子，单位：dBz，ZDR为差分反射率因子，单位：dB；根据上式任取电磁波经过一段距离时的两个理论值的变化幅度△Z1DR和△Z2DR，则满足：ZOOM1DP＝△Z1DR-△Z2DR；由于相控阵雷达的反射率因子存在定标误差、衰减误差以及其他误差；即Zo＝Zt-Ea+Ec+Eo5其中Z0为观测到的反射率因子dBZ，Zt为真实反射率因子，Ea为衰减误差，Ec为定标误差，E0为其他误差；而衰减率因子并不受到Ec和E0的影响，但是Ec和E0却会影响衰减订正，为了能更好地订正数据的衰减部分，使用雷达之间两两对比的方法来减小定标误差；以A、B、C、D四部雷达，假设第一次组网订正的反射率因子已经去掉了部分衰减误差，剩下的误差中定标误差为主要误差，通过雷达之间两两对比可得到 其中，ZBA为在雷达A与雷达B射线的所有交点处A雷达观测的反射率因子，因为雷达B和雷达D相隔较远，因此未作比较；假设雷达A、B、C、D的反射率因子分别加上x0，x1，x2，x3之后，其一致性误差达到最小；因为对于任意一组x0，x1，x2，x3与x0+C，x1+C，x2+C，x3+C的订正效果是一样的，C为任意常数，因此可以令x0＝0；我们定义一致性误差函数为： 其中，带入6则可以得到 使用梯度下降法，则可以很快求解x。

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