本發(fā)明涉及人工影響天氣技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于雙偏振天氣雷達(dá)的人工防雹作業(yè)指揮方法。

背景技術(shù)：

目前，人工防雹作業(yè)技術(shù)主要是依靠各類天氣雷達(dá)開展冰雹云識別，指揮地面高炮、火箭開展防雹作業(yè)。人工防雹的原理主要是利用高炮、火箭等作業(yè)工具，將碘化銀作為人工冰核送入冰雹云的適當(dāng)部位，形成人工雹胚，與自然雹胚爭食云中有限的過冷水，從而抑制較大冰雹的形成。因此，人工防雹關(guān)鍵是要找出冰雹云中作為雹胚形成的霰粒子等，以及過冷水區(qū)出現(xiàn)的時機和部位，以此作為人工防雹作業(yè)時機和部位為最佳。

截止目前，主要用于識別冰雹云及指揮防雹作業(yè)的雷達(dá)為數(shù)字化常規(guī)天氣雷達(dá)和多普勒天氣雷達(dá)。它們可以得到冰雹云雷達(dá)回波的回波尺度和強度變化演變特征、形態(tài)特征以及徑向速度特征等，無法進行云中粒子相態(tài)識別。因此，準(zhǔn)確的防雹作業(yè)時機和部位還是依靠相關(guān)經(jīng)驗推理得出。采用雙偏振雷達(dá)可探測更多的參數(shù)，使得利用這些參數(shù)進行云中粒子相態(tài)識別成為可能，從而更好地進行雹云識別和人工作業(yè)預(yù)警。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種基于雙偏振天氣雷達(dá)的人工防雹作業(yè)指揮方法，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有防雹作業(yè)方法不能對冰雹云進行快速識別、精確定位易造成防雹作業(yè)失敗的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下措施來實現(xiàn)的：一種基于雙偏振天氣雷達(dá)的人工防雹作業(yè)指揮方法，包括以下步驟：

第一步，數(shù)據(jù)錄入和預(yù)處理，選取水平偏振反射率因子zh、差分反射率因子zdr、差傳播相移kdp、水平偏振和垂直偏振回波功率零滯后互相關(guān)系數(shù)ρhv以及環(huán)境溫度t為判斷參數(shù)，實時錄入偏振雷達(dá)探測到的zh、zdr、kdp、ρhv和t的參量數(shù)據(jù)，利用偏振參數(shù)對所有參量進行衰減訂正的預(yù)處理，之后進入第二步；

第二步，數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，對錄入的參量數(shù)據(jù)進行噪聲剔除、濾波和平滑處理，之后進入第三步；

第三步，采用模糊邏輯元法識別水凝物相態(tài)，所述模糊邏輯元法識別水凝物相態(tài)包括以下過程：

(1)構(gòu)建成員函數(shù)，將利用雷達(dá)進行測量的輸入?yún)?shù)zh、zdr、kdp、ρhv、t分別與成員函數(shù)相對應(yīng)，利用成員函數(shù)對輸入的參數(shù)進行模糊化處理，所述任一輸入?yún)?shù)的成員函數(shù)表達(dá)式如下：

(2)對降水相態(tài)設(shè)置判定規(guī)則，判定公式如下：

其中，wi是第i個輸入?yún)?shù)對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)；pij是成員函數(shù)模糊化后的結(jié)果；j為降水類型相態(tài)的序號；

(3)對成員函數(shù)進行聚合；采用相加合成法，找出經(jīng)過規(guī)則判斷后得出的rsj最大值，所述聚合公式如下：

c＝max(rsj)；

(4)對成員函數(shù)進行解模糊，輸出該rsj最大值所對應(yīng)的索引值j，從而判斷出索引值j所對應(yīng)的水凝物相態(tài)，之后進入第四步；

第四步，策略判斷；若在同一塊冰雹云中出現(xiàn)的水凝物相態(tài)為霰粒子或/和過冷水，則將該判定結(jié)果作為人工防雹作業(yè)最佳時機的判斷策略，之后進入第五步；若同一塊冰雹云中出現(xiàn)的水凝物相態(tài)為弱回波、小雨、大雨中的任一種相態(tài)，則不需要處理，結(jié)束；

第五步，制作并發(fā)布防雹作業(yè)信息；根據(jù)炮點文件信息庫，結(jié)合第四步的判斷結(jié)果，在作業(yè)點位置搜索炮點文件，找出能“夠得著作業(yè)”的所有相關(guān)聯(lián)炮點并輸出人影作業(yè)相關(guān)信息，即雹云相對相關(guān)聯(lián)炮點的方位、距離和雹云所在高度。

下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案的進一步優(yōu)化或/和改進：

上述在第五步中，還包括聲光報警提示，所述聲光報警提示的信息為雹云相對相關(guān)聯(lián)炮點的方位、距離和雹云所在高度。

本發(fā)明通過模糊邏輯元法進行水凝物的相態(tài)識別，根據(jù)判別策略給出人工防雹作業(yè)最佳時機，并結(jié)合炮點等信息，轉(zhuǎn)化為可供人影作業(yè)的準(zhǔn)確信息，同時在需要作業(yè)時進行聲光報警。利用雙偏振天氣雷達(dá)雙偏振信息，結(jié)合冰雹云冰雹形成的微物理特征，給出冰雹云人工防雹早期作業(yè)的時機和部位，并進行智能化聲光實時提醒指示，避免作業(yè)時機貽誤。本發(fā)明大大提升人工防雹作業(yè)指揮能力和效果。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的方法流程圖。

附圖2為本發(fā)明的成員函數(shù)示意圖。

附圖3為本發(fā)明的模糊邏輯元法隸屬函數(shù)參數(shù)設(shè)置示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明不受下述實施例的限制，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與實際情況來確定具體的實施方式。

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步描述：

實施例1：如附圖1、2、3所示，一種基于雙偏振天氣雷達(dá)的人工防雹作業(yè)指揮方法，包括以下步驟：

第一步，數(shù)據(jù)錄入和預(yù)處理，選取水平偏振反射率因子zh、差分反射率因子zdr、差傳播相移kdp、水平偏振和垂直偏振回波功率零滯后互相關(guān)系數(shù)ρhv以及環(huán)境溫度t為判斷參數(shù)，實時錄入偏振雷達(dá)探測到的zh、zdr、kdp、ρhv和t的參量數(shù)據(jù)，利用偏振參數(shù)對所有參量進行衰減訂正的預(yù)處理，之后進入第二步；

第二步，數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，對錄入的參量數(shù)據(jù)進行噪聲剔除、濾波和平滑處理，之后進入第三步；

第三步，采用模糊邏輯元法識別水凝物相態(tài)，所述模糊邏輯元法識別水凝物相態(tài)包括以下過程：

(1)構(gòu)建成員函數(shù)，將利用雷達(dá)進行測量的輸入?yún)?shù)zh、zdr、kdp、ρhv、t分別與成員函數(shù)相對應(yīng)，利用成員函數(shù)對輸入的參數(shù)進行模糊化處理，所述任一輸入?yún)?shù)的成員函數(shù)表達(dá)式如下：

(2)對降水相態(tài)設(shè)置判定規(guī)則，判定公式如下：

其中，wi是第i個輸入?yún)?shù)對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)；pij是成員函數(shù)模糊化后的結(jié)果；j為降水類型相態(tài)的序號；

(5)對成員函數(shù)進行聚合；采用相加合成法，找出經(jīng)過規(guī)則判斷后得出的rsj最大值，所述聚合公式如下：

c＝max(rsj)；

(6)對成員函數(shù)進行解模糊，輸出該rsj最大值所對應(yīng)的索引值j，從而判斷出索引值j所對應(yīng)的水凝物相態(tài)，之后進入第四步；

第四步，策略判斷；若在同一塊冰雹云中出現(xiàn)的霰粒子或/和過冷水，則將該判定結(jié)果作為人工防雹作業(yè)最佳時機的判斷策略，之后進入第五步；若同一塊冰雹云中出現(xiàn)的水凝物相態(tài)為弱回波、小雨、大雨中的任一種相態(tài)，則不需要處理，結(jié)束；

第五步，制作并發(fā)布防雹作業(yè)信息；根據(jù)炮點文件信息庫，結(jié)合第四步的判斷結(jié)果，在作業(yè)點位置搜索炮點文件，找出能“夠得著作業(yè)”的所有相關(guān)聯(lián)炮點并輸出人影作業(yè)相關(guān)信息，即雹云相對相關(guān)聯(lián)炮點的方位、距離和雹云所在高度。

本發(fā)明中將降水相態(tài)分為弱回波、小雨、大雨、過冷水、冰雹和霰粒子等5種。這里的炮點文件信息庫為現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫，各炮點包含的信息有：炮點名稱、炮點位置、射程、射高等人影作業(yè)信息。

在第三步中，成員函數(shù)表達(dá)式為一個通式，t＝(x,x1,x2,x3,x4)為zh、zdr、kdp、ρhv、t中的任一參量之一，x,x1,x2,x3,x4為不同參量選取的分界取值，根據(jù)需要，參數(shù)zh、zdr、kdp、ρhv、t選取不同的臨界值。本發(fā)明通過模糊邏輯元法進行水凝物的相態(tài)識別，根據(jù)判別策略給出人工防雹作業(yè)最佳時機，并結(jié)合炮點等信息，轉(zhuǎn)化為可供人影作業(yè)的準(zhǔn)確信息，同時在需要作業(yè)時進行聲光報警。利用雙偏振天氣雷達(dá)雙偏振信息，結(jié)合冰雹云冰雹形成的微物理特征，給出冰雹云人工防雹早期作業(yè)的時機和部位，并進行智能化聲光實時提醒指示，避免作業(yè)時機貽誤。形成基于x波段雙偏振雷達(dá)的防雹作業(yè)指揮系統(tǒng)并業(yè)務(wù)化。系統(tǒng)操作簡便直觀高效，大大提升人工防雹作業(yè)指揮能力和效果。

下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案的進一步優(yōu)化或/和改進：

根據(jù)需要，在第五步中，還包括聲光報警提示，所述聲光報警提示的信息為雹云相對相關(guān)聯(lián)炮點的方位、距離和雹云所在高度。

這里通過對雹云、暴雨中心相對于有效作業(yè)范圍內(nèi)炮點的方位、距離、高度、發(fā)射角、實施階段等信息以列表的形式顯示，在冰雹云識別圖上，給出需要作業(yè)的雹云部位后，能立即顯示雹云作業(yè)部位相對于一定范圍內(nèi)炮點、火箭點的作業(yè)方位和距離，提示用戶注意。

實施例2：如圖1、表1、表2、表3所示，一種上述基于雙偏振天氣雷達(dá)的人工防雹作業(yè)指揮方法，選擇三個輸入?yún)⒘縵h，zdr，kdp來識別兩種相態(tài)大雨(rain)、冰雹(hail)，包括以下步驟：

第一步，數(shù)據(jù)錄入和預(yù)處理，假設(shè)zh＝47dbz，zdr＝1.2db，kdp＝2°*km-1，三個輸入?yún)⒘康臋?quán)重因子相等，成員函數(shù)參數(shù)設(shè)置如表1所示：

第二步：采用模糊邏輯元法對輸入?yún)⒘窟M行處理的過程如下：

模糊化：經(jīng)過成員函數(shù)模糊化后的結(jié)果pij如表2所示；

(2)規(guī)則判斷的結(jié)果如表3所示；

(3)聚合，rs0>rs1,c＝max(rsj)＝rs0；

(4)解模糊，由c＝rs0，得出j＝0，得出相態(tài)為大雨(rain)。

因這里判斷的水凝物相態(tài)結(jié)果為大雨，所以不需要發(fā)布防雹作業(yè)信息。

以上技術(shù)特征構(gòu)成了本發(fā)明的實施例，其具有較強的適應(yīng)性和實施效果，可根據(jù)實際需要增減非必要的技術(shù)特征，來滿足不同情況的需求。

表1成員函數(shù)參數(shù)設(shè)置表

表2模糊化后的pij表

表3規(guī)則判斷結(jié)果表