專利名稱：雙極化雷達(dá)確定降水概率的方法及采用該方法的氣象雷達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用脈沖雷達(dá)確定降水概率與水汽凝結(jié)體的反射因子的方法以及一種使用該方法的雙極化氣象雷達(dá)，其中，脈沖雷達(dá)的工作波長是被水汽凝結(jié)體衰減的波長。
在氣象領(lǐng)域，特別是為了短期氣象預(yù)報(bào)，需要觀測降雨量和其它水汽凝結(jié)體。為此目的，許多年來人們一直在考慮用雷達(dá)來定量地確定降水概率，因?yàn)榻邓怕适沁@些現(xiàn)象的特征參量。通常采用的方法是基于用雷達(dá)射束來測量雨?；蛩Y(jié)體的反射率。然而，對大多數(shù)方法來說，水汽凝結(jié)體產(chǎn)生的散射會造成測量偏差，因此需要以衰減盡可能小的波長工作，即以相對長一些的波長工作。這增加了工作難度并增大了設(shè)備成本。
還提出另一個更具吸引力的方法雙波長衰減和單極化。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不受雷達(dá)校準(zhǔn)(calibration)的限制。不過，這種方法要獲得需要的精度有一定的技術(shù)難度。這是因?yàn)樵谑箖蓚€波長的射束一致和使測量同步中會迂到一些問題。
現(xiàn)已進(jìn)行的所有研究結(jié)果表明，用較短波長的雷達(dá)比較好，它使得可能選擇體積更為緊湊、價格更加便宜的設(shè)備。不過，這會帶來校準(zhǔn)衰減問題，這些問題是非常棘手的，特別是當(dāng)降雨量很大時，這些問題很難解決。
本發(fā)明涉及能夠克服這些問題的方法，盡管采用會對穿過由水汽凝結(jié)體(雨、冰雹、云)構(gòu)成的吸收介質(zhì)的反射路徑的電磁波產(chǎn)生相對較大衰減的短波長。
本發(fā)明基于利用雙極化雷達(dá)測量兩個極化分量H和V的反射率同時對衰減給采用的不同測量方法所測得的值造成的影響進(jìn)行校準(zhǔn)。
因此本發(fā)明提供一種用脈沖雷達(dá)來確定降水概率和水汽凝結(jié)體的反射因子的方法，其中，脈沖雷達(dá)的工作波長為被所述水汽凝結(jié)體衰減的波長，所述雷達(dá)是雙極化雷達(dá)，它傳送兩串與各個極化通道相應(yīng)的各種測距門的衰減反射因子[ZHa(r)、ZVa(r)]的測量值，所述方法的特征在于它包括下列步驟A)在雷達(dá)的每個測距門內(nèi)，在測得的單極化反射因子的基礎(chǔ)上用反射因子與降水概率的關(guān)系式和單極化衰減系數(shù)與降水概率的關(guān)系式來確定降水概率(Rs)的第一估計(jì)值；B)在所述降水概率的第一估計(jì)值的基礎(chǔ)上求得未衰減差分反射因子(ZDRs)的估計(jì)值；C)從所述未衰減差分反射因子(ZDRs)的估計(jì)值和衰減后的差分反射因子的雷達(dá)測量值(ZDRa)推導(dǎo)出差分極化衰減估計(jì)值(ADP)；和D)通過反復(fù)調(diào)節(jié)反射因子與降水概率關(guān)系式中的一個參數(shù)(α，β)來設(shè)法使步驟A中估計(jì)出的單極化雷達(dá)的降水概率的積分[I1(r，R)]與由所述差分極化衰減的估計(jì)值(ADP)推導(dǎo)出的降水概率的積分[I2(r，R)]相等，以便能求出衰減反射因子的校準(zhǔn)值[ZHs(r)]和降水概率[Rs(r)]。
本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于它不受雷達(dá)校準(zhǔn)的限制和不受由可能未探測到的云造成的衰減的限制，因?yàn)樗且圆罘譁y量為基礎(chǔ)的。
本發(fā)明的另一個方面提供了一種以被水汽凝結(jié)體衰減的波長工作的雙極化氣象雷達(dá)，它用于確定降水概率和反射因子，所述雷達(dá)包括-雙極化天線(1)，它與提取與兩個垂直的極化通道H和V相對應(yīng)的模式的裝置相關(guān)；-用于向所述天線的兩個通道發(fā)送脈沖的發(fā)射器；-至少一個用于對兩個垂直的極化通道的輸出信號進(jìn)行處理的接收通道；所述雷達(dá)的特征在于它具有用來實(shí)現(xiàn)上述方法的數(shù)字信號處理設(shè)備。
借助于下列說明和附圖可以更清楚地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中

圖1是按照本發(fā)明的氣象雷達(dá)的示意圖；和圖2是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的數(shù)字信號處理設(shè)備的方框圖。
圖1示出了雙極化氣象雷達(dá)的示意圖。該雷達(dá)具有一對包括照明反射器(未示出)雙極化初始源1的雙極化天線。該雙極化源與具有兩個極化通道H和V的模式(正交模式)提取器2相關(guān)。脈沖發(fā)射器(b)向雙極化源提供重復(fù)頻率與所要求的范圍相匹配的(例如，對150km范圍來說，F(xiàn)r=1KHz)脈沖。發(fā)射功率通過混合接頭分布到天線的兩個通道以便獲得定向得與水平面成45°的極化，或者通過3dB耦合器5分布到天線的兩個通道中以便獲得圓極化。為了發(fā)射和接收兩個相互垂直的極化的信號并根據(jù)它們的幅值對它們進(jìn)行處理，可以事先將這兩種發(fā)射模式設(shè)定為等效模式。圓極化波的第二個優(yōu)點(diǎn)是天線反射波與發(fā)射器的發(fā)射波之間的比值是固定的。
提供了兩個相同的接收通道，它們對由兩個功率循環(huán)器3和4所抽取的信號進(jìn)行處理。在傳統(tǒng)的方法中，每個通道包括限制器7與8、放大器9與10、混合器11與12、中頻放大器15與16、對數(shù)放大器17與18和模／數(shù)編碼器19與20，其中混合器11、12用于使頻率改變成中頻，對數(shù)放大器17、18用于獲得大的動態(tài)范圍。經(jīng)編碼的信號被傳送到根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字信號處理設(shè)備21(該設(shè)備將在后面詳細(xì)說明)，然后數(shù)字信號處理設(shè)備輸出校準(zhǔn)后的反射因子Z和降水概率R信號作為其輸出?；旌掀?1和12還接收來自本地振蕩器13的信號，本地振蕩器13受自動頻率控制電路14的控制。
在某些要求獲得有關(guān)水汽凝結(jié)體性質(zhì)的補(bǔ)充信息的氣象應(yīng)用場合，用另外的多普勒接收通道來測量被接收信號的相位更加有用。這些通道包括矢量解調(diào)電路22和25，一方面矢量解調(diào)電路的后面接有兩個模／數(shù)編碼器23、24，另一方面矢量解調(diào)電路25的后面接有兩個模／數(shù)編碼器26、27，用于輸出正交編碼的信號IH、QH(通道H)和Iv、Qv(通道V)。
本發(fā)明方法的基本原理如下在單極化的基礎(chǔ)上，例如H通道，距離為r處的雨粒(或其它水汽凝結(jié)體)的衰減反射因子ZHa(r)與衰減系數(shù)之間的關(guān)系式可用下式表示ZHa(r)=ZO(r)-2ΔrΣi=1n-1ai------(1)]]>此處Zo(r)為未衰減的反射因子，Δr為測距門的寬度，ai為第i個測距門的衰減系數(shù)，它以每單位長度dB為單位，Zha(r)和Zo(r)以dBZ為單位，也就是說等于10logZ(mm6m-3)，其中r=nΔr。
衰減系數(shù)與降水概率R的關(guān)系用已知等式表示α=kHRγH(2)此處KH和γH是極化通道H的參數(shù)，它們與溫度和降水粒子分布(DSD)的關(guān)系不大，對應(yīng)每個波長都可計(jì)算KH和γH。
組合等式(1)和(2)可得出ZO(r)=ZHa(r)+2ΔrkHI1(r,R)------(3)]]>及I1(r,R)=Σi=1n-1RiγH------(4)]]>I1表示所選擇的H極化通道的雷達(dá)射束方向上的降水概率的積分，也就是說，I1表示測距門n之前的n-1個測距門的累計(jì)衰減。
現(xiàn)在，已知雨粒反射因子Z與降水概率R之間的關(guān)系為
Z=αRβ……………(5)此處α和β是參數(shù)。因此等式(4)可以用另一種等效形式表示I1(r,R)=α-γ/βΣi=1n-1Ziγ/β------(4′)]]>參數(shù)α和β主要取決于DSD。在用迭帶法測得的n個Za(r)值的基礎(chǔ)上利用等式(3)和(5)中的四個參數(shù)K、γ、α和β的近似值可以計(jì)算出校準(zhǔn)的估計(jì)值Z’(r)，其中，迭帶法是P．H．Hildebrand于1978年在“Iterative correction for attenuation of 5 cm radar in rain”J．Appl．Meteor，17，第508-514頁中提出的。正如該文章中所述的那樣，DSD和溫度的假定誤差能大大減小這些衰減估計(jì)值，但這些減小量與由雷達(dá)校準(zhǔn)誤差所造成的減小量相比卻很小。由于受雷達(dá)校準(zhǔn)誤差影響的參數(shù)是與Z和R有關(guān)的等式中的參數(shù)，因此I1(r，R)的主要不確定因素是由參數(shù)α和β的不確定因素所造成的。
為了判定這些不確定因素，利用使用該雷達(dá)的兩個極化通道測得的差分測量結(jié)果。該差分反射因子ZDR由下式定義ZDR=ZH-Zv……………(6)此處Z以dBZ為單位，下標(biāo)H和V對應(yīng)于雷達(dá)的兩個極化通道，如水平通道和垂直通道。
為了求得衰減波長，對應(yīng)于H和V極化通道利用等式(1)，然后從H項(xiàng)中減去V項(xiàng)得到ZDRa(r)=ZDRs(r)-ZADP(r)……………(7)此處ZDRa是衰減極化雷達(dá)測量值，ZDRs=ZOH-ZOV是僅由水滴形狀造成的未衰減差分反射因子，ADP是電磁波路徑上的差分極化衰減系數(shù)，即ADP(r)=ΔrΣi=1n-1(aiH-aiV)------(8)]]>對于假定的DSD，由水滴形狀造成的差分反射因子ZDRs可以作為降水概率的函數(shù)計(jì)算ZDRs=f(R)(9)等式(8)中的衰減系數(shù)aiH和aiv可根據(jù)等式(2)對于H和V極化通道求出。假定DSD后，可以求出參數(shù)KH、KV、γH和γV。計(jì)算結(jié)果表明，差值aH-aV并不主要取決于DSD。對一給定的波長，KH與KV存在很大差異，但γH≈γV≈γ。
組合等式(2)和(8)可得到ADP(r)=Δr(kH-kV)I2(r，R)(10)及I2(r,R)=Σi=1n-1Riγ------(11)]]>可注意到等式(11)可以寫成類似于等式(4’)的形式，也就是說，作為Z的函數(shù)的形式。
I2(r，R)表示假定已正確地知道KH-KV時從差分衰減系數(shù)ADP推導(dǎo)出的降水概率的積分。由于ADP是從差分測量值推出的，因此ADP與雷達(dá)的校準(zhǔn)無關(guān)。
由于存在雨滴DSD的自然變化和校準(zhǔn)誤差，因此在估計(jì)I1和I2時只有參數(shù)α和β是有效的。
按照本發(fā)明的方法中，建議將β保持為與氣候平均值相等的恒定值并用差分衰減系數(shù)ADP來調(diào)整參數(shù)α。其中氣候平均值與波長及降雨量的類型相對應(yīng)。
有關(guān)文獻(xiàn)中的許多測量結(jié)果證明對β的這種假定是有效的。
因此基本原理是根據(jù)單個極化通道測得的一系列測量值確定I1，同時選擇α的任一中間值；根據(jù)差分雷達(dá)測量值及利用I1估計(jì)未衰減的差分反射因子的計(jì)算值來確定I2；并將I1與I2加以比較以便近似時將調(diào)整α到使I1≈I2的值，這樣就能求出未衰減反射因子的校準(zhǔn)估計(jì)值Zi(r)和降水概率Ri(r)。
圖2表示采用本方法的數(shù)字信號處理設(shè)備。圖的左邊部分涉及單個極化通道(H通道)的處理過程，而右邊部分涉及差分處理過程。
來自H通道的編碼器19的對數(shù)信號在步驟30中被重新轉(zhuǎn)換成線性信號ZHa(r)。這些信號在雷達(dá)的N個脈沖上進(jìn)行平均(步驟31)，然后按照等式(5)基于參數(shù)α和β計(jì)算出降水概率估計(jì)值Ra(步驟32)，其中參數(shù)α和β是預(yù)定的，但α可任意選取。對每個測距門I來說都要進(jìn)行上述計(jì)算。
步驟33包括根據(jù)等式(2)計(jì)算衰減系數(shù)ai。
然后根據(jù)等式(2)和(4)推導(dǎo)出值I1(r，R)的估計(jì)值(步驟34)。
此外，在步驟36和37中根據(jù)單個極化通道H的一系列測量結(jié)果計(jì)算出衰減反射因子ZHa(r)，在步驟35中估計(jì)出等式(3)中的衰減系數(shù)AH。在步驟38中應(yīng)用等式(3)求和得到了H極化通道的衰減反射因子的估計(jì)值ZHs(r)，然后在步驟47中，利用等式(5)和選定的參數(shù)α與β求出校準(zhǔn)的降水概率RS(r)。
在這個估計(jì)值的基礎(chǔ)上，可以在步驟48中用等式(9)計(jì)算出未衰減差分反射因子的估計(jì)值ZDRs(r)。
此外，根據(jù)步驟30和40傳來的H通道和V通道的編碼的信號可以得到比率Zha(r)／ZVa(r)(步驟41)，給出將在步驟42中對N個脈沖作平均的衰減極化雷達(dá)測量值ZDRa(r)。該平均值與從步驟48傳來的未衰減差分反射因子的估計(jì)值之間的差值構(gòu)成了差分極化衰減系數(shù)的估計(jì)值A(chǔ)DP(r)。在Δr和KH-KV值的基礎(chǔ)上，步驟44輸出由等式(10)得到的I2(r，R)的估計(jì)值。然后在步驟45中對I1和I2加以比較。
如果I1≠I2，那么就在步驟46中使參數(shù)α在適當(dāng)方向上改變Δα值并將新的α’值用到步驟32和47中重新進(jìn)行計(jì)算。這些工作將重復(fù)進(jìn)行直到I1=I2為止，這時對應(yīng)于給出α的正確值。然后就能求出未衰減反射因子的校準(zhǔn)值Zi(r)=ZHs(r)和降水概率的校準(zhǔn)值Ri(r)=Rs(r)(步驟49)。
在對本發(fā)明方法的基本原理加以說明的過程中，假定等式(9)中的ZDRs以及等式(10)中的KH、KV是為單個假定的DSD而計(jì)算的。這種假定是可以接受的，因?yàn)閷o定的氣候條件來說，平均的DSD是穩(wěn)定的參數(shù)。因此，可以根據(jù)氣候條件來選擇特定的DSD。
此外，最好將測距門選擇在反射因子較小的距離r處，因?yàn)檫@樣會使ZDRs比較小，對由等式(9)得到的估計(jì)值造成的偏差也比較小。由于在不使I1、I2和α產(chǎn)生較大變化的情況下可以用另一個近似于r的且具有不同反射因子的測距門來代替在距離r處的測距門，因此可以更加方便、合理地選擇特定的測距門。
可以在兩個或三個相鄰的測距門的基礎(chǔ)上計(jì)算α，并且可以求出它們的平均值以便減小DSD分散的影響。
還要注意，所觀測的輻射方向可以被分成幾個部分，本發(fā)明方法可以同時應(yīng)用于這幾個部分。
上述方法對影響一個極化通道雷達(dá)所測得的反射因子或影響差分值的隨機(jī)采樣誤差很不敏感。
現(xiàn)已說明了本發(fā)明方法的一個主要優(yōu)點(diǎn)這就是該方法與雷達(dá)的校準(zhǔn)無關(guān)，與由未檢測的云造成的衰減無關(guān)。
另外，另一種可能的用法是定性檢測冰雹?，F(xiàn)在對此加以說明當(dāng)雨粒中夾雜著冰雹時，由于冰雹大體上呈球形，它們對兩個極化通道都會產(chǎn)生較高的反射因子并且ZH≈ZV，從而使差分反射因子基本上等于零。另一方面，會產(chǎn)生很大的與極化通道無關(guān)的衰減，因而使差分衰減系數(shù)ADP幾乎為零。這樣，冰雹的出現(xiàn)就改變了I1，但不會相應(yīng)地改變I2，這與均勻雨粒的情況相反。因而能探測到α有相當(dāng)大的變化，這可以用來作為冰雹的指示。
還應(yīng)當(dāng)注意，盡管上述說明是從利用差分極化衰減系數(shù)ADP的角度敘述的，但本發(fā)明方法還可以用來處理差分相位移KDP=KH-KV，KDP以傳播角度Km為單位。
顯然，所述例子不會對本發(fā)明產(chǎn)生限制。特別是，所述的氣象雷達(dá)可以采用單個接收通道而不是所述的兩個通道，兩個極化通道的輸入信號是采用切換方式輸入的以便分時使用通道，輸出信號則是用“不切換”方式輸出的，只不過需要選擇切換速率以便在切換期間極化通道H和V接收到的信號相互關(guān)聯(lián)。
此外應(yīng)注意可以用多普勒通道輸出信號I和Q來計(jì)算每個通道H和V的信號幅
這個幅值可以用來代替編碼器19和20的輸出信號以便不使用通道17、19與18、20。不過，這種做法存在這樣的缺點(diǎn)它不會象對數(shù)放大器那樣提供動態(tài)范圍。
最后，在圖2所示的按照本發(fā)明的處理設(shè)備中，可以繼續(xù)采用對數(shù)信號而不是將對數(shù)信號轉(zhuǎn)換成線性信號。
權(quán)利要求
1.一種用脈沖雷達(dá)確定降水概率和水汽凝結(jié)體的反射因子的方法，其中脈沖雷達(dá)的工作波長為被所述水汽凝結(jié)體衰減的波長，所述雷達(dá)是雙極化雷達(dá)，它傳送兩串與每個極化通道相應(yīng)的各種測距門的衰減反射因子[ZHa(r)、ZVa(r)]的測量值，所述方法的特征在于它包括下列步驟A)在雷達(dá)的每個測距門內(nèi)，在測得的單極化反射因子的基礎(chǔ)上用反射因子與降水概率的關(guān)系式和單極化衰減系數(shù)與降水概率的關(guān)系式來確定降水概率(Rs)的第一估計(jì)值；B)在所述降水概率的第一估計(jì)值的基礎(chǔ)上求得未衰減差分反射因子(ZDRs)的估計(jì)值；C)從所述未衰減差分反射因子(ZDRs)的估計(jì)值和衰減后的差分反射因子的雷達(dá)測量值(ZDRa)推導(dǎo)出差分極化衰減估計(jì)值(ADP)；和D)通過反復(fù)調(diào)節(jié)反射因子與降水概率關(guān)系式中的一個參數(shù)(α，β)來設(shè)法使步驟A中估計(jì)出的單極化雷達(dá)的降水概率的積分[I1(r，R)]與由所述差分極化衰減的估計(jì)值(ADP)推導(dǎo)出的降水概率的積分[I2(r，R)]相等，以便能求出衰減反射因子的校準(zhǔn)值[ZHs(r)]和降水概率[Rs(r)]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟A)包括下列步驟a)為了得到所述第一串測量值[ZHa(r)]，根據(jù)任意設(shè)定參數(shù)(α、β)計(jì)算各個測距門(1到n-1)的降水概率的估計(jì)值(Ri)；b)從所述降水概率的估計(jì)值(Ri)推導(dǎo)出代表降雨所造成的衰減的第一估計(jì)值[I1(r，R)]，所述第一估計(jì)值是為單個極化通道估算的降水概率的積分；c)基于所述第一估計(jì)值[I1(r，R)]和第一串測量值[ZHa(r)]確定未衰減反射因子的估計(jì)值[ZHs(r)]和校準(zhǔn)降水概率的估計(jì)值(RS)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2之一所述的方法，其特征在于步驟B)包括下列步驟d)基于所述校準(zhǔn)降水概率的估計(jì)值(RS)和給定降水粒子分布(DSD)計(jì)算未衰減差分反射因子的估計(jì)值[ZDRs(r)]。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3的任何一個權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述步驟C)包括下列步驟e)基于所述兩串衰減反射因子的測量值[ZHa(r)、ZVa(r)]計(jì)算衰減差分反射因子的測量值[ZDRa(r)]；f)根據(jù)衰減差分反射因子[的測量值ZDRa(r)]和在步驟d)中得到的未衰減差分反射因子的估計(jì)值[ZDRs(r)]推導(dǎo)出差分極化衰減的估計(jì)值(ADP)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任何一條權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述步驟D)包括下列步驟g)根據(jù)所述差分極化衰減(的估計(jì)值A(chǔ)DP)推導(dǎo)出代表降雨所造成的衰減的第二估計(jì)值[I2(r，R)]，即降水概率的積分；h)將所述第一[I1(r，R)]與表征降水衰減的所述第二[I2(r，R)]估計(jì)值比較；i)如果步驟h)得出的比較結(jié)果表明所述第一估計(jì)值與所述第二估計(jì)值不一樣，那么在步驟a)中改變至少一個所述參數(shù)(α、β)并重復(fù)步驟a)到h)；j)如果步驟h)得出的比較結(jié)果表明所述第一估計(jì)值與所述第二估計(jì)值相同，那么就求出所述未衰減反射因子的估計(jì)值[ZHs(r)]和所述校準(zhǔn)降水概率的估計(jì)值(RS)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2到5中的任何一條權(quán)利要求所述的方法，其特征在于步驟a)包括a．1)在雷達(dá)發(fā)出N個脈沖的基礎(chǔ)上求取所述第二串測量值[ZHa(r)]的平均值；a．2)在任意設(shè)定參數(shù)(α、β)的基礎(chǔ)上根據(jù)等式Ri‾=(Z‾Ha(r)α)1/β]]>為每個測距門(i)計(jì)算降水概率的估計(jì)值[Ri]。
7.根據(jù)權(quán)利要求2到6中的任何一條權(quán)利要求所述的方法，其特征在于步驟b)包括b．1)根據(jù)降水概率的估計(jì)值(Ri)，用等式ai／kH=RiγH計(jì)算各個測距門的衰減系數(shù)(ai)，此處，KH和γH是為某個溫度和某個降水粒子分布預(yù)先設(shè)定的參數(shù)；和b．2)根據(jù)這些衰減系數(shù)(ai)，用等式I‾1(r,R)=Σi=1n-1a‾i/kH]]>推導(dǎo)出所述第一估計(jì)值(I1(r，R))，此處，n是從雷達(dá)到距離r處的測距門的數(shù)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求2到7中的任何一條權(quán)利要求所述的方法，其特征在于步驟c)包括c．1)基于所述第一估計(jì)值(I1(r，R))，計(jì)算衰減值，使得A‾=2ΔrkHI1-(r,R)]]>此處，Δr是測距門的寬度；c．2)在雷達(dá)的n個脈沖上求取所述第一串測量值(ZHz(r))的平均值；c．3)求所述衰減值的總和以及求衰減反射因子的平均值ZHa(r)以便獲得未衰減反射因子的估計(jì)值ZHs(r)；和c．4)根據(jù)等式R‾S=(Z‾Hs(r)α)1/β]]>計(jì)算校準(zhǔn)降水概率的估計(jì)值RS。
9.根據(jù)權(quán)利要求4到8中的任何一條權(quán)利要求所述的方法，其特征在于步驟e)包括e．1)求所述兩串測量值(ZHa(r)，ZVa(r))的比率以便獲得雷達(dá)的衰減差分反射因子的值(ZDRa(r))；e．2)在雷達(dá)N個脈沖上求所述衰減差分反射因子的平均值。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于步驟f)包括求取在步驟d)中得到的所述未衰減差分反射因子的估計(jì)值(ZDRs(r))與所述衰減差分反射因子的平均值(ZDRa(r))之間的差值以便獲得雷達(dá)路徑上差分極化衰減的估計(jì)值(ADP(r))。
11.根據(jù)權(quán)利要求5到10中的任何一條權(quán)利要求所述的方法，其特征在于步驟g)包括根據(jù)所述差分極化衰減的估計(jì)值(ADP(r))，用等式I‾2(r,R)=A‾DP(r)Δr(kH-kV)]]>計(jì)算所述第二估計(jì)值I2(r，R)，此處，Kv是以與Kn同樣的方式為第二串測量值(ZVa(r))預(yù)先設(shè)定的參數(shù)。
12.一種以被水汽凝結(jié)體衰減的波長工作的雙極化氣象雷達(dá)，它用于測定降水概率和反射因子，所述雷達(dá)包括-雙極化天線(1)，它與提取兩個垂直的極化通道H和V的相應(yīng)模式的裝置(2，3，4)相關(guān)；-用于向所述天線的兩個通道發(fā)送脈沖的發(fā)射器(5，6)；-至少一個用于對兩個垂直的極化通道的輸出信號進(jìn)行處理的接收通道(7，9，11，13，15，17，19；10，12，13，16，18，20)；所述雷達(dá)的特征在于它具有用來實(shí)現(xiàn)按照權(quán)利要求1到11中的任何一條權(quán)利要求所述的方法的數(shù)字信號處理設(shè)備(21)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的雷達(dá)，其特征在于，所述接收通道的輸出部分包含用于增大動態(tài)范圍的對數(shù)放大器(17、18)，所述信號處理設(shè)備(21)的輸入部分具有轉(zhuǎn)換設(shè)備(30、36、40)以便恢復(fù)被接收的信號值。
14.根據(jù)權(quán)利要求12和13之一所述的雷達(dá)，其特征在于它還包括兩個分別與兩個極化接收通道的輸出信號有關(guān)的多普勒接收通道(22到24；25到27)；
15.根據(jù)權(quán)利要求12到14中的任何一條權(quán)利要求所述的雷達(dá)，其特征在于它具有單個的與受同步控制的輸入和輸出切換裝置有關(guān)的接收通道，以便交替處理兩個極化通道，其切換速率是選擇得使在切換期間兩個極化通道接收到的信號不是不相關(guān)聯(lián)的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用雙極化雷達(dá)確定降水概率的方法和一種使用該方法的氣象雷達(dá)。在用雷達(dá)的兩個極化通道H和V接收信號的基礎(chǔ)上,本發(fā)明方法包括:首先確定單個極化通道的雷達(dá)射束方向上每個測距門i范圍內(nèi)的降水概率的估計(jì)值Ra(19,30到32),然后確定降水概率積分的第一估計(jì)值(I
文檔編號G01S7/02GK1206469SQ9619938
公開日1999年1月27日 申請日期1996年12月13日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月26日
發(fā)明者亨利·索瓦若, 達(dá)尼埃爾·貝甘, 雷吉斯·德維納 申請人:湯姆森-無線電報(bào)總公司