專利名稱：天氣雷達基數(shù)據(jù)格式自動識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天氣雷達基數(shù)據(jù)格式自動識別方法，屬于氣象雷達領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
:
天氣雷達已經(jīng)成為常用的大氣探測設(shè)備之一，廣泛使用于短時臨近預報、氣象災害預警、人工影響天氣、數(shù)值預報模式的資料同化等領(lǐng)域。目前中國已經(jīng)建成了由158部天氣雷達組成的觀測網(wǎng)，另外還有大量非聯(lián)網(wǎng)的用于人工影響天氣和災害預警的雷達。天氣雷達的基數(shù)據(jù)類型是多樣的，不同型號不同性能不同生產(chǎn)廠家的雷達基數(shù)據(jù)格式都不同。例如，中國新一代天氣雷達監(jiān)測網(wǎng)包括CINRAD-SA (簡稱sa)、cinrad-sb (簡稱 SB)、CINRAD-SC (簡稱 sc)、cinrad-cb (簡稱 CB)、cinrad-cc (簡稱 cc)、cinrad-ccj (簡稱CCJ)、CINRAD-⑶(簡稱⑶)、WSR-88D兩個波段八個型號的多普勒天氣雷達。這些雷達由多個廠家研制生產(chǎn)，SA和SB的生產(chǎn)廠家是北京敏視達雷達有限公司；SC和⑶的生產(chǎn)廠家是成都國營784廠；CC和CCJ的生產(chǎn)廠家是安徽四創(chuàng)電子股份有限公司；CB的生產(chǎn)廠家是南京第十四研究所；WSR-88D為進口雷達，生產(chǎn)廠家是美國洛克希德 馬丁公司。不同廠家對基數(shù)據(jù)格式有不同的定義，同一廠家生產(chǎn)的不同型號雷達由于雷達性能的不同基數(shù)據(jù)格式也有差異。近年來隨著不同用途不同體制的新雷達投入業(yè)務(wù)使用，如X波段天氣雷達、雙線偏振天氣雷達、相控陣天氣雷達、固態(tài)發(fā)射機天氣雷達，基數(shù)據(jù)格式的種類也逐漸增多。由于數(shù)據(jù)量大，雷達基數(shù)據(jù)均采用二進制形式存儲以節(jié)省空間，通常由描述區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)構(gòu)成，描述區(qū)即文件頭，通常記錄雷達參數(shù)、工作參數(shù)、掃描方式等信息。數(shù)據(jù)區(qū)由徑向數(shù)據(jù)構(gòu)成。以聯(lián)網(wǎng)雷達的格式為例。WSR-88D基數(shù)據(jù)使用文件頭(16個字節(jié))+固定長度幀數(shù)據(jù)(2432個字節(jié))，按網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序儲存；SA和SB基數(shù)據(jù)使用固定長度幀數(shù)據(jù)(2432個字節(jié))，無文件頭， 按主機字節(jié)序儲存；CB基數(shù)據(jù)使用固定長度幀數(shù)據(jù)(4132個字節(jié))，無文件頭，按主機字節(jié)序儲存；CC和CCJ提供兩種基數(shù)據(jù)格式，CC V1.0基數(shù)據(jù)格式和CC V2.0基數(shù)據(jù)格式，這兩種格式都使用文件頭(CC V1.0為1024個字節(jié)；CC V2.0為2060個字節(jié))+固定長度幀數(shù)據(jù)(CC V1.0為3000個字節(jié)；CC V2.0為2000個字節(jié))，按主機字節(jié)序儲存；SC和CD基數(shù)據(jù)格式使用文件頭(1024個字節(jié))+固定長度幀數(shù)據(jù)(4000個字節(jié))，按主機字節(jié)序儲存。多種格式的雷達基數(shù)據(jù)格式限制了雷達業(yè)務(wù)軟件的應(yīng)用，基于某一種基數(shù)據(jù)格式開發(fā)的雷達業(yè)務(wù)軟件，不能直接應(yīng)用在另一種基數(shù)據(jù)格式的雷達上，所以數(shù)據(jù)格式的兼容也成了業(yè)務(wù)軟件需要解決的一個問題。數(shù)據(jù)格式的自動識別則是歸一化的關(guān)鍵技術(shù)之一，實現(xiàn)了自動識別，歸一化過程將變得簡單智能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了有效解決天氣雷達的數(shù)據(jù)格式兼容的問題，提出了一種天氣雷達基數(shù)據(jù)格式自動識別方法。由于從基數(shù)據(jù)文件名和文件大小無法準確區(qū)分格式類型，因此，本發(fā)明根據(jù)不同格式基數(shù)據(jù)文件的特點，采用二進制信息的分析技術(shù)，自動識別格式類型。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
一種天氣雷達基數(shù)據(jù)格式自動識別方法，包括如下步驟:根據(jù)不同格式基數(shù)據(jù)的特征，選擇一組判據(jù)，然后采用二進制信息的分析技術(shù)自動識別格式的類型。所述選擇判據(jù)的原則是:首先選擇文件長度作為判別條件，其次選擇關(guān)聯(lián)變化類參數(shù)或不變化類參數(shù)，最后選擇區(qū)間變化類參數(shù)。所述選擇判據(jù)的方法是，為每種類型的數(shù)據(jù)格式選擇5個判別條件，使其滿足:如果文件是某一類型的，則一定滿足這種類型的所有判別條件；否則至少有一個條件是不滿足的。本發(fā)明的有益效果如下:
本發(fā)明可以實現(xiàn)多種格式天氣雷達基數(shù)據(jù)的自動兼容，擴展雷達軟件的應(yīng)用范圍。為多型號雷達組網(wǎng)、聯(lián)合反演服務(wù)。間接提升短時臨近預報、氣象災害預警、人工影響天氣等業(yè)務(wù)的水平，有較高的應(yīng)用價值和較好的應(yīng)用前景。


圖1是基數(shù)據(jù)格式自動識別流程圖。其中，SAB表示CINRAD-SA和CINRAD-SB雷達基數(shù)據(jù)格式；CB表示CINRAD-CB雷達基數(shù)據(jù)格式；Type N表示用戶引入的新類型的基數(shù)據(jù)格式。
具體實施例方式 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造做進一步詳細說明。新一代天氣雷達網(wǎng)中，有6種雷達數(shù)據(jù)格式。88D格式是WSR-88D雷達的數(shù)據(jù)格式；SAB格式是SA和SB雷達的數(shù)據(jù)格式；CB雷達的CB格式；CC和CCJ雷達有兩種格式，CCl.0格式和CC2.0格式；SC和⑶格式相同，簡稱S⑶格式。各種數(shù)據(jù)格式之間存在著異同，從存儲字節(jié)序來看，88D格式采用網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序存儲(高位優(yōu)先)，其它格式采用主機字節(jié)序存儲(低位優(yōu)先)。從數(shù)據(jù)構(gòu)成來看，SAB格式和CB格式無描述區(qū)，僅有數(shù)據(jù)區(qū)。從PPI層的徑向數(shù)來看，SAB、CB、88D是變化的，徑向數(shù)介于360-370個之間；其它格式的層徑向數(shù)是固定的，CCl.0和CC2.0為512根，S⑶為360根。從徑向數(shù)據(jù)長度來看，88D和SAB格是相同的。從徑向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來看，SAB和CB是高度相似的，僅徑向庫數(shù)不同。天氣雷達各類型基數(shù)據(jù)文件名沒有明顯標志，且由于業(yè)務(wù)上傳輸或存檔的需要，可能會對文件重新命名，所以本文的識別方法不以文件名做判據(jù)。不同格式文件占用的字節(jié)數(shù)是不同的，即文件長度是不同，且文件長度與徑向數(shù)據(jù)個數(shù)是有關(guān)聯(lián)的，所以文件長度可以作為判據(jù)。另外，基數(shù)據(jù)文件中包含較多參數(shù)信息，如臺站參數(shù)信息、雷達參數(shù)信息、時間參數(shù)信息等，在不同格式的文件中它們數(shù)值不同或存儲的字節(jié)位置不同，所以參數(shù)信息可作為判據(jù)。這些參數(shù)信息從值上來看，可分三類:第一類是不變化的，這類參數(shù)數(shù)值在同一格式文件中始終保持不變，如徑向數(shù)據(jù)長度；第二類是區(qū)間變化的，這類參數(shù)數(shù)值始終在某一區(qū)間內(nèi)變化，如日期時間；第三類是關(guān)聯(lián)變化的，這類參數(shù)與其它參數(shù)有一定關(guān)聯(lián)，如徑向數(shù)據(jù)長度與徑向庫數(shù)和徑向個數(shù)的關(guān)系。對每種類型基數(shù)據(jù)，按照其數(shù)據(jù)格式特點，選擇一組參數(shù)信息作為判別條件如圖1所示。選擇判據(jù)的原則是:首先選擇文件長度作為判別條件，其次選擇關(guān)聯(lián)變化類或不變化類參數(shù)，最后選擇區(qū)間變化類參數(shù)。為每種類型的數(shù)據(jù)格式選擇5個判別條件，使其可以滿足:如果文件是某一類型的，則一定滿足這種類型的所有判別條件；否則至少有一個條件是不滿足的。
SAB數(shù)據(jù)格式的判別條件
(I)文件長度FileLength —定是2432的整數(shù)倍。(2)總徑向數(shù) RadialCount —定大于 1800 個(5 層 X360 個 / 層)。RadialCount由文件長度FileLength除以2432得到。由于SA和SB雷達都以體掃模式觀測，最少為5個仰角層，每層的徑向數(shù)都大于360個，因此條件2成立。(3)信號傳輸通道號ChannelID —定等于0或I或2。ChannelID位于文件的 (2432 N + 15)
字節(jié)處，其中N為徑向編號取0，1，2，…。(4)徑向長度RadialSize—定等于2432。RadialSize位于文件的 (2432 N + 7 2432 N + 8)
字節(jié)處。(5)日期時間一定在正確的變化區(qū)間。時間日期位于 (2432 N + 29 2432 N + 34)
字節(jié)處，經(jīng)過解碼后得到年Year、月Month、日Day、時Hour、分Min秒See,如果是SAB文件的話一定滿足1970 < Tear < 2050
、I < Month <12、I < Day <31、0< Hour <23、0 <Min <59、0<Sec<59 ;否則一定不是 SAB 文件。CB雷達基數(shù)據(jù)格式的判別
CB基數(shù)據(jù)格式與SAB基數(shù)據(jù)格式相近，僅數(shù)據(jù)幀的長度不同，SASB為2432個字節(jié)，CB的幀長度為4132個字節(jié)。所以判斷條件與SAB類似，把SAB的5個條件中的2432換成4132即可。88D雷達基數(shù)據(jù)格式的判別
88D的數(shù)據(jù)格式與SASB數(shù)據(jù)格式相近，有兩點不同一是88D數(shù)據(jù)格式有16個字節(jié)的文件頭；二是88D數(shù)據(jù)采用網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序。88D基數(shù)據(jù)格式的判別條件與SAB類似，但有幾點不同，具體如下:
(I)與 SAB 的條件 I 類似,把 FileLength 換成(FileLength-16)。(2)與 SAB 的條件 2 類似,把 FileLength 換成(FileLength-16)。(3)消息長度MessageSize經(jīng)過字節(jié)序轉(zhuǎn)換后一定等于288。MessageSize位于 (16 + 2432 N + 13 16 + 2432 N + 14)
字節(jié)處，其中N為徑向編號取0，1，2，…。(4)體掃描模式代碼VCP經(jīng)過字節(jié)序轉(zhuǎn)換后一定等于11或21或31或32。VCP位于
(16 + 2432 N + 73 16 + 2432 N + 74)
字節(jié)處。 (5)與SAB的條件5類似，但時間日期需要經(jīng)過字節(jié)序轉(zhuǎn)換，并且位置變?yōu)? (16 + 2432 N + 29 16 + 2432 N + 34)
字節(jié)處。S⑶雷達基數(shù)據(jù)格式的判別
(I)文件長度FileLength減去1024后一定是4000的整數(shù)倍。
(2)總徑向數(shù) RadialCount — 定是 360 的整數(shù)倍。RadialCount 由(FileLength-1024)除以4000得到，由于SC和CD雷達掃描每層的徑向數(shù)固定為360個，所以此條件在SC或⑶基數(shù)據(jù)恒成立。(3)雷達類型 RadarType —定等于“CINRAD/SC”或“CINRAD/CD”。RadarType 位于(101 120)字節(jié)處。如果是SC基數(shù)據(jù)RadarType等于“CINRAD/SC”，如果是CD基數(shù)據(jù)RadarType 等于 “CINRAD/CD”。(4)徑向庫數(shù)BinNumber—定等于4000。BinNumber 位于(21 *L + 233 21 *L +234)字節(jié)處，其中L為層編號取0，1，3，…。(5)日期時間一定在正確的變化區(qū)間。時間日期位于(203 209)和(854 860)字節(jié)處，前者是觀測開始日期時間，后者是觀測結(jié)束日期時間，判別方法同SAB條件5。CCl.0雷達基數(shù)據(jù)格式的判別
CC V1.0基數(shù)據(jù)由文件頭(1024個字節(jié))+固定長度幀數(shù)據(jù)(3000個字節(jié))組成。根據(jù)CC基數(shù)據(jù)格式V1.0的特點，定義5個判別條件。(I)文件長度FileLength減去1024后一定是3000的整數(shù)倍。(2)總徑向數(shù) RadialCount — 定是 512 的整數(shù)倍。RadialCount 由(FileLength-1024)除以3000得到，CC雷達掃描每層的徑向數(shù)固定為512根。(3)雷達類型 RadarType—定等于 “CINRADC”。RadarType 位于(IlT7 I36)字節(jié)處。(4)雷達波長 WaveLength —定介于 40，000 和 60，000 之間。WaveLength 位于(889 912)字節(jié)處。WaveLength的單位為0.1微米，CC雷達為C波段的，波長在5厘米左右，所以它的值應(yīng)該在在50，000左右。(5)日期時間一定在正確的變化區(qū)間。時間日期位于(185 191)和(193 199)字節(jié)處，前者是觀測開始日期時間，后者是觀測結(jié)束日期時間，判別方法同SAB條件5。CC2.0基數(shù)據(jù)格式的判別
VTB基數(shù)據(jù)格式使用文件頭(2060個字節(jié))+可變長度幀數(shù)據(jù)。根據(jù)VTB基數(shù)據(jù)格式的特點，定義5個判別條件。(I)標志符FileID —定等于“RD”。FileID位于(I 4)字節(jié)處。(2)版本號 VersionNo—定等于 2.0。VersionNo 位于(5 8)字節(jié)處。(3)文件頭長度 FileHeaderLength—定等于 2060 或 2048。FileHeaderLength位于(9 13)字節(jié)處。當把文件的標志符、版本號等包括在內(nèi)的話,FileHeaderLength為2060 ;否則為 2048。(4)掃描類型ScanType—定等于I或10或介于102和132之間。ScanType位于(217)字節(jié)處，I表示RHI，10表示PPI，IXX表示體掃，XX代表層數(shù)最大為32層。(5)日期時間一定在正確的變化區(qū)間。時間日期位于(218 224)和(1365 1371)字節(jié)處，前者是觀測開始日期時間，后者是觀測結(jié)束日期時間，判別方法同SAB條件5。
權(quán)利要求
1.一種天氣雷達基數(shù)據(jù)格式自動識別方法，其特征在于，包括如下步驟:根據(jù)不同格式基數(shù)據(jù)的特征，選擇一組判據(jù)，然后采用二進制信息的分析技術(shù)自動識別格式的類型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天氣雷達基數(shù)據(jù)格式自動識別方法，其特征在于，所述選擇判據(jù)的原則是:首先選擇文件長度作為判別條件，其次選擇關(guān)聯(lián)變化類參數(shù)或不變化類參數(shù)，最后選擇區(qū)間變化類參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天氣雷達基數(shù)據(jù)格式自動識別方法，其特征在于，所述選擇判據(jù)的方法是，為每種類型的數(shù)據(jù)格式選擇5個判別條件，使其滿足:如果文件是某一類型的，則一定滿足這種類型的所有判別條件；否則至少有一個條件是不滿足的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天氣雷達基數(shù)據(jù)格式自動識別方法，屬于氣象雷達領(lǐng)域。本方法包括如下步驟根據(jù)不同格式基數(shù)據(jù)的特征，選擇一組判據(jù)，然后采用二進制信息的分析技術(shù)自動識別格式的類型。選擇判據(jù)的原則是首先選擇文件長度作為判別條件，其次選擇關(guān)聯(lián)變化類或不變化類參數(shù)，最后選擇區(qū)間變化類參數(shù)。為每種類型的數(shù)據(jù)格式選擇5個判別條件，使其滿足如果文件是某一類型的，則一定滿足這種類型的所有判別條件；否則至少有一個條件是不滿足的。本發(fā)明可以實現(xiàn)多種格式天氣雷達基數(shù)據(jù)的自動兼容，擴展雷達軟件的應(yīng)用范圍。為多型號雷達組網(wǎng)、聯(lián)合反演服務(wù)。
文檔編號G01S7/02GK103116152SQ20131003668
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者銀燕, 楚志剛, 顧松山, 張晶 申請人:南京信息工程大學