民航天气雷达网协同探测与数据融合方法及系统与流程

本技术涉及天气雷达探测的，具体涉及一种民航天气雷达网协同探测与数据融合方法及系统。

背景技术：

1、天气雷达是民航气象保障体系中用于探测对流天气、雷暴、下击暴流以及低空风切变等危险天气现象的关键设备，其探测能力直接关系到飞行安全与运行效率。随着民航运输量的持续增长以及航空气象保障要求的不断提高，单部天气雷达在探测覆盖范围、探测精度以及预警时效性等方面的局限性日益凸显。具体而言，单部雷达受限于自身探测半径与扫描模式，难以独立完成对大范围空域的全方位、高精度监视。针对上述问题，现有技术通常采取增设天气雷达数量、构建雷达组网的方式，以增强整体的探测覆盖范围。

2、然而，在现有的天气雷达网中，各雷达通常处于独立扫描的工作状态，缺乏统一的协同调度机制，导致在扫描过程中容易出现对某些空域的遗漏扫描或对某些区域的重复扫描现象。这种无序的扫描方式不仅造成了雷达资源的浪费，也影响了探测数据的完整性与准确性，进而导致天气雷达资源的合理调度性较差、探测范围不全面等一系列技术问题。

技术实现思路

1、本技术的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种民航天气雷达网协同探测与数据融合方法及系统，通过控制多雷达站协同探测，调度多个雷达以互补仰角与扇区对危险天气的目标区域进行加密观测，消除单站低空盲区与波束遮挡，提高危险天气区域的探测覆盖与垂直采样密度，增强天气雷达资源的合理调度性。

2、本技术实施例的第一方面提供了一种民航天气雷达网协同探测与数据融合方法，包括：

3、根据预设的初始扫描参数，控制雷达网内各雷达站进行扫描，获取初始回波数据，并基于所述初始回波数据识别潜在危险天气的目标区域；

4、根据各所述目标区域的空间位置和各雷达站的覆盖几何关系，生成协同探测任务；所述协同探测任务用于驱动若干个雷达站以互补的仰角与扫描扇区，对所述目标区域进行加密观测；

5、将所述协同探测任务下发至对应的若干个雷达站执行，接收各雷达站返回的体扫回波数据，并为所述体扫回波数据标注观测时间戳与雷达站标识；

6、将所述若干个雷达站的体扫回波数据进行时空校正和拼接融合处理，生成拼接融合后的协同探测数据；

7、基于所述协同探测数据，获取所述目标区域的天气分级预警信息。

8、作为一种实施方式，基于所述初始回波数据识别潜在危险天气的目标区域的步骤，包括：

9、基于所述初始回波数据提取反射率与纹理特征；

10、将所述反射率超过预设阈值，且所述纹理特征满足预设对流判据的连续区域判定为潜在危险天气的目标区域。

11、作为一种实施方式，根据各所述目标区域的空间位置和各雷达站的覆盖几何关系，生成协同探测任务的步骤，包括：

12、获取位于所述目标区域内的若干个第一雷达站的第一位置信息以及各个第一雷达站扫描范围内的第一环境信息；

13、根据所述目标区域、所述第一位置信息和所述第一环境信息，生成所述若干个第一雷达站的探测策略，使所述若干个第一雷达站针对所述目标区域的多站探测在仰角与方位上实现互补，并获取所述若干个第一雷达站覆盖的第一探测区域；

14、若所述第一探测区域相对于所述目标区域的覆盖率，大于或等于预设的覆盖率阈值，根据所述若干个第一雷达站的探测策略，生成所述协同探测任务。

15、作为一种实施方式，根据各所述目标区域的空间位置和各雷达站的覆盖几何关系，生成协同探测任务的步骤，还包括：

16、若所述第一探测区域相对于所述目标区域的覆盖率，小于所述覆盖率阈值，从所述目标区域中，获取未被所述第一探测区域覆盖的第二探测区域；

17、获取邻近所述第二探测区域的若干个第二雷达站的第二位置信息和扫描范围内的第二环境信息；

18、根据所述第二探测区域、所述第二位置信息和所述第二环境信息，生成所述若干个第二雷达站的探测策略，使所述若干个第二雷达站针对所述第二探测区域的多站探测在仰角与方位上实现互补；

19、根据所述若干个第一雷达站和所述若干个第二雷达站的探测策略，生成所述协同探测任务。

20、作为一种实施方式，所述探测策略包括对应各个雷达站的差异化的工作仰角、扫描扇区、天线转速。

21、作为一种实施方式，将所述若干个雷达站的体扫回波数据进行时空校正和拼接融合处理，生成拼接融合后的协同探测数据的步骤，包括：

22、将所述若干个雷达站的体扫回波数据统一至公共时空基准，得到基准回波数据；

23、将所述若干个雷达站的基准回波数据投影至统一空间网格进行拼接融合处理，得到所述协同探测数据；其中，对于存在体扫回波数据重叠的目标网格单元，基于重叠的体扫回波数据的质量计算动态权重并执行加权融合。

24、作为一种实施方式，对于存在体扫回波数据发生重叠的目标网格单元，基于重叠的体扫回波数据的质量计算动态权重并执行加权融合的步骤，包括：

25、获取各个重叠的体扫回波数据的信噪比，以及对应的雷达站与所述目标网格单元的距离；

26、根据所述信噪比和所述距离，获取各个重叠的体扫回波数据的权重系数；其中，所述信噪比越高，所述权重系数越大；所述距离越小，所述权重系数越大。

27、作为一种实施方式，基于所述协同探测数据，获取所述目标区域的天气分级预警信息的步骤，包括：

28、根据历史协同探测数据与天气分级的映射关系，获取当前的协同探测数据对应的目标天气分级；

29、根据天气分级与预警信息的映射关系，获取所述目标天气分级对应的天气分级预警信息。

30、作为一种实施方式，基于所述协同探测数据，获取所述目标区域的天气分级预警信息的步骤后，还包括：

31、将所述天气分级预警信息发送至预设的终端设备。

32、相对于相关技术，本技术的民航天气雷达网协同探测与数据融合方法，首先根据预设的初始扫描参数，控制雷达网内各雷达站进行扫描，获取初始回波数据，并基于所述初始回波数据识别潜在危险天气的目标区域，再根据各所述目标区域的空间位置和各雷达站的覆盖几何关系，生成协同探测任务，使各雷达站针对目标区域在仰角与方位上实现互补探测，接收各雷达站返回的体扫回波数据，然后将所述若干个雷达站的体扫回波数据进行时空校正和拼接融合处理，生成拼接融合后的协同探测数据，以用于获取所述目标区域的天气分级预警信息，从而有效提升了对危险天气的探测精度与预警时效性，为航空运行安全提供了更为可靠的气象决策支持。而且协同探测数据是通过调度目标区域的若干个雷达站在仰角与方位上实现互补探测得到的，可以消除单站低空盲区与波束遮挡，提高危险天气区域的探测覆盖与垂直采样密度，增强天气雷达资源的合理调度性，提升整体探测效能。

33、本技术实施例的第二方面提供了一种民航天气雷达网协同探测与数据融合系统，包括：

34、目标区域获取模块，用于根据预设的初始扫描参数，控制雷达网内各雷达站进行扫描，获取初始回波数据，并基于所述初始回波数据识别潜在危险天气的目标区域；

35、协同探测任务获取模块，用于根据各所述目标区域的空间位置和各雷达站的覆盖几何关系，生成协同探测任务；所述协同探测任务用于驱动若干个雷达站以互补的仰角与扫描扇区，对所述目标区域进行加密观测；

36、体扫回波数据获取模块，用于将所述协同探测任务下发至对应的若干个雷达站执行，接收各雷达站返回的体扫回波数据，并为所述体扫回波数据标注观测时间戳与雷达站标识；

37、协同探测数据获取模块，用于将所述若干个雷达站的体扫回波数据进行时空校正和拼接融合处理，生成拼接融合后的协同探测数据；

38、天气分级预警模块，用于基于所述协同探测数据，获取所述目标区域的天气分级预警信息。

39、相对于现有技术，本技术的民航天气雷达网协同探测与数据融合系统，通过目标区域获取模块、协同探测任务获取模块、体扫回波数据获取模块、协同探测数据获取模块以及天气分级预警模块的有机结合，实现了从目标识别、任务调度、数据采集到融合预警的全流程自动化处理，可以消除单站低空盲区与波束遮挡，提高危险天气区域的探测覆盖与垂直采样密度，增强天气雷达资源的合理调度性，提升整体探测效能。

40、为了能更清晰地理解本技术，以下将结合附图说明阐述本技术的具体实施方式。