适应多型毫米波雷达数据的通用读取程序设计
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都 ６ １ ０ ２ ２ ５ ）
摘要 ： 云是研究大气系统 的重要要 素 ， 较厘米雷达而言 毫米波测 云雷达波长更短 ， 可 以探 测到大气 中的云并 获 得重要参数 ， 在探测云方面毫米波雷达表现 出了更大的优势 。分析毫米波雷达原 始数据格式 对于分析 云特征是 十 分必要的 。论文 主要介绍 目前 比较常用且成功运行获 得 了大量数据 的 ３ 种 型号 的毫米 波雷达 。首 先针对 ３种 型 号雷达基数据文件格式 特征 ， 提 出 ５组判据作 为识别 方法 ， 实现对文件二 进制信息 的 自动分析 ， 能够识 别 ３种常用 的毫米波雷达基数 据文件的类型 ； 其次 为便 于 ３ 种 毫米波 雷达产 品 的对 比分析 ， 还 针对这 ３种毫米 波雷达 产品数 据格式 的不 同 ， 编写 了同时兼容这 ３种雷达数据 产品（ 反射率强度 、 速度 、 谱宽、 退 极化 比） 和 ４种 雷达扫描方式 （ 垂 直定点扫描 、 平面扫描 、 俯 仰扫描 、 体积 扫描 ） 产品 的显 示软 件 ， 并 采用 相 同的显 示规则 ， 结 果显示 ： 方 法简单 、 识 别 准确 ， 使软件 以较小代价兼容 多种 雷达基数据 文件 且对 于分 析对 比该 ３种不 同型号 毫米 雷达产 品也 是十 分便利
格式 ， 利用 各个 天气 雷达 基数 据各 自的特征 ， 不 同格式 之间存 在 的 明显差 异 ， 给 每 一种 格 式 的基 数 据定 义 了
一
云的遥感 观测Ｌ ｌ Ｊ 。毫米波雷达 的发展最早 开始于美
国空 军 ， 在２ ０世 纪 ５ ０年代 至 ７ ０年 代初着 手 开始研 发 的８ ． ６ ｍｍ波 长 （ Ｋ ａ波 段 ） 毫米波测云雷达 ， 其 型 号 是 Ｔ Ｐ Ｑ． １ １ ｌ ２ Ｊ 。１ ９ ６ ４年 ， Ｈ ａ ｒ ｐ ｅ ｒ Ｍ利用 Ａ Ｔ Ｎ／ ７ Ｐ Ｑ－ ｉ ｉ型 号
第３ ０ 卷第 ２ 期
２ ０ １ ５年 ４月
成
都
信
息
工
程
学
院
学
报
Ｖｏ １ ． ３ ０ Ｎｏ． ２ Ａｐ ｔ ．２ ０１ ５
Ｊ ＯＵＲＮＡ Ｌ ＯＦ Ｃ ＨＥ ＮＧ ＤＵ ＵＮＩ ＶＥ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ ＯＦ Ｉ ＮＦ Ｏ Ｒ ＭＡＴＩ Ｏ Ｎ Ｔ Ｅ Ｃ ＨＮ０ Ｌ ０ＧＹ
文 章 编 号 ：１ ６ ７ １ ． １ ７ ４ ２ ｛ ２ ０ １ ５ ） ０ ２ ． ０ １ ５ ３ — ０ ７
适 应 多 型 毫 米 波 雷 达 数 据 的 通 用 读 取 程 序 设 计
王 会 ， 王 旭 ， ２
（ １ ． 成都信息工程学院电子工程学院 ， 四川 成都 ６ １ ０ ２ ２ ５ ； ２ ． 中国气象局大气探测重点开放 实验 室， 四川 成
继发 展 了具有 多普 勒 和 双极 化 功 能 的 Ｋａ 云 雷 达 。 中
国毫 米波 测 云雷达 起 步 比较 晚 ， 对 毫米 波 测 云雷 达 研
究还较少 ， 首次用毫米 波雷达做气 象探测是在 １ ９ ８ ０ 年， 由 中国科学 院 大气 物 理 研 究 所 同安 徽 井 岗 山机 械 厂协 作 研 制 成 的 双 波 长 雷 达 （ 波 长为 ３ ． ２ ｃ ｍ 和 ８ ． ２ ｍｍ） － ｌ ６ Ｊ 。２ ０ ０ ６年 空 军 第 七 研 究 所 和 安 徽 四 创 电 子有 限公 司协 作研 制 成 了一 部 毫 米 波测 云 雷 达 （ 波 长
的。 关 键 词： 信 息 与 通信 工 程 ； 大 气探 测 ； 毫 米 波 雷达 ； 基数 据文件 ； 自动 识 别
中图分类号 ： Ｔ Ｐ ３ １ １ ． １ ２
文献标志码 ： Ａ
０ 引wk.baidu.com言
与现有 的厘 米 波 气 象 雷 达相 比 ， 毫 米 波 雷 达 波 长 更短 ， 与 云 中粒子 的相 互作 用更 强 ， 对尺度 小 的云粒 子 而言， 获 得后 向散 射更 强 ， 因而更 适合 非 降水 与弱 降水
的毫米波雷达进行云的垂直对空探测实验， 在７ ０年代 早期 ＿ ４ Ｊ ， 因雷 达 磁 控 管 出错 频 繁 ， 该 型 号 雷 达停 止 运
行， 到７ ０年代 末 期 Ｈｏ ｂ ｂ ｓ等 开 发 了 新 的元 件 使 ＡＮ／
７ Ｐ Ｑ 一 １ １ 恢复正常工作 ５。其后随着技术的进步， 又相
组 判据 ， 从 而实 现新 一 代 天气 雷达 基 数 据 文件 格 式
的 自动识 别 。 目前 国 内已有 的不 同型号 的 毫米波 雷达
８ ． ６ ｍ ｍ） ， 主要用于监 ０ 云 内的积水情况 以利于飞机
的安全飞行［ 。２ ０ ０ ７年 中国气象科学研究 院与中国 航天研究二院第二十三所联合研发 了具有多普勒和极
化 功 能 的测 云雷 达 （ 波 长 为８ ． ６ ｍｍ） ＿ ８ ］ 。现 在 最 常 用 的个 毫 米 波 雷 达 的 波 段 为 ３ ５ Ｇ ＨＺ（ ８ ｍｍ） 和９ ５ Ｇ ＨＺ
（ ３ ｍ Ｆ ｆ １ ） 。
云是研究大气系统 的重要要素 ， 一方面因将大气 顶层 的太 阳短 波辐射 反 射 回大气 中而对 地气 系统起 到 了冷却作用 ， 另一方面要吸收来 自地表和云之间的大 气长 波辐射 ， 又 对 地气 系统 起 到 了增 温作 用 。地 球 表 面以上的天空大约 ５ ０ ％以上被云所遮盖。所 以对 云 的研究非常必要 ， 云不仅对 自然降水起到 了很 大的作 用， 更 是人 工 降水 的重 要 要 素 ｌ ９ ９。要 ＿ 根 据 毫 米 波雷 达 分析云的结构（ 如云高 、 云厚 、 云内液态含水量、 粒子有 效直径等重要参数 ） 就必须先清楚毫米波雷达探测到 的数 据文件 格 式 ， 以便 于 准 确地 提 取 原 始 数 据 。２ ０ １ ３ 年， 楚志刚等［ １ ０ ］ 、 顾松 山等［ ｕ ］ 分析 了新一代天气雷达
摘要 ： 云是研究大气系统 的重要要 素 ， 较厘米雷达而言 毫米波测 云雷达波长更短 ， 可 以探 测到大气 中的云并 获 得重要参数 ， 在探测云方面毫米波雷达表现 出了更大的优势 。分析毫米波雷达原 始数据格式 对于分析 云特征是 十 分必要的 。论文 主要介绍 目前 比较常用且成功运行获 得 了大量数据 的 ３ 种 型号 的毫米 波雷达 。首 先针对 ３种 型 号雷达基数据文件格式 特征 ， 提 出 ５组判据作 为识别 方法 ， 实现对文件二 进制信息 的 自动分析 ， 能够识 别 ３种常用 的毫米波雷达基数 据文件的类型 ； 其次 为便 于 ３ 种 毫米波 雷达产 品 的对 比分析 ， 还 针对这 ３种毫米 波雷达 产品数 据格式 的不 同 ， 编写 了同时兼容这 ３种雷达数据 产品（ 反射率强度 、 速度 、 谱宽、 退 极化 比） 和 ４种 雷达扫描方式 （ 垂 直定点扫描 、 平面扫描 、 俯 仰扫描 、 体积 扫描 ） 产品 的显 示软 件 ， 并 采用 相 同的显 示规则 ， 结 果显示 ： 方 法简单 、 识 别 准确 ， 使软件 以较小代价兼容 多种 雷达基数据 文件 且对 于分 析对 比该 ３种不 同型号 毫米 雷达产 品也 是十 分便利
格式 ， 利用 各个 天气 雷达 基数 据各 自的特征 ， 不 同格式 之间存 在 的 明显差 异 ， 给 每 一种 格 式 的基 数 据定 义 了
一
云的遥感 观测Ｌ ｌ Ｊ 。毫米波雷达 的发展最早 开始于美
国空 军 ， 在２ ０世 纪 ５ ０年代 至 ７ ０年 代初着 手 开始研 发 的８ ． ６ ｍｍ波 长 （ Ｋ ａ波 段 ） 毫米波测云雷达 ， 其 型 号 是 Ｔ Ｐ Ｑ． １ １ ｌ ２ Ｊ 。１ ９ ６ ４年 ， Ｈ ａ ｒ ｐ ｅ ｒ Ｍ利用 Ａ Ｔ Ｎ／ ７ Ｐ Ｑ－ ｉ ｉ型 号
第３ ０ 卷第 ２ 期
２ ０ １ ５年 ４月
成
都
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工
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Ｖｏ １ ． ３ ０ Ｎｏ． ２ Ａｐ ｔ ．２ ０１ ５
Ｊ ＯＵＲＮＡ Ｌ ＯＦ Ｃ ＨＥ ＮＧ ＤＵ ＵＮＩ ＶＥ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ ＯＦ Ｉ ＮＦ Ｏ Ｒ ＭＡＴＩ Ｏ Ｎ Ｔ Ｅ Ｃ ＨＮ０ Ｌ ０ＧＹ
文 章 编 号 ：１ ６ ７ １ ． １ ７ ４ ２ ｛ ２ ０ １ ５ ） ０ ２ ． ０ １ ５ ３ — ０ ７
适 应 多 型 毫 米 波 雷 达 数 据 的 通 用 读 取 程 序 设 计
王 会 ， 王 旭 ， ２
（ １ ． 成都信息工程学院电子工程学院 ， 四川 成都 ６ １ ０ ２ ２ ５ ； ２ ． 中国气象局大气探测重点开放 实验 室， 四川 成
继发 展 了具有 多普 勒 和 双极 化 功 能 的 Ｋａ 云 雷 达 。 中
国毫 米波 测 云雷达 起 步 比较 晚 ， 对 毫米 波 测 云雷 达 研
究还较少 ， 首次用毫米 波雷达做气 象探测是在 １ ９ ８ ０ 年， 由 中国科学 院 大气 物 理 研 究 所 同安 徽 井 岗 山机 械 厂协 作 研 制 成 的 双 波 长 雷 达 （ 波 长为 ３ ． ２ ｃ ｍ 和 ８ ． ２ ｍｍ） － ｌ ６ Ｊ 。２ ０ ０ ６年 空 军 第 七 研 究 所 和 安 徽 四 创 电 子有 限公 司协 作研 制 成 了一 部 毫 米 波测 云 雷 达 （ 波 长
的。 关 键 词： 信 息 与 通信 工 程 ； 大 气探 测 ； 毫 米 波 雷达 ； 基数 据文件 ； 自动 识 别
中图分类号 ： Ｔ Ｐ ３ １ １ ． １ ２
文献标志码 ： Ａ
０ 引wk.baidu.com言
与现有 的厘 米 波 气 象 雷 达相 比 ， 毫 米 波 雷 达 波 长 更短 ， 与 云 中粒子 的相 互作 用更 强 ， 对尺度 小 的云粒 子 而言， 获 得后 向散 射更 强 ， 因而更 适合 非 降水 与弱 降水
的毫米波雷达进行云的垂直对空探测实验， 在７ ０年代 早期 ＿ ４ Ｊ ， 因雷 达 磁 控 管 出错 频 繁 ， 该 型 号 雷 达停 止 运
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７ Ｐ Ｑ 一 １ １ 恢复正常工作 ５。其后随着技术的进步， 又相
组 判据 ， 从 而实 现新 一 代 天气 雷达 基 数 据 文件 格 式
的 自动识 别 。 目前 国 内已有 的不 同型号 的 毫米波 雷达
８ ． ６ ｍ ｍ） ， 主要用于监 ０ 云 内的积水情况 以利于飞机
的安全飞行［ 。２ ０ ０ ７年 中国气象科学研究 院与中国 航天研究二院第二十三所联合研发 了具有多普勒和极
化 功 能 的测 云雷 达 （ 波 长 为８ ． ６ ｍｍ） ＿ ８ ］ 。现 在 最 常 用 的个 毫 米 波 雷 达 的 波 段 为 ３ ５ Ｇ ＨＺ（ ８ ｍｍ） 和９ ５ Ｇ ＨＺ
（ ３ ｍ Ｆ ｆ １ ） 。
云是研究大气系统 的重要要素 ， 一方面因将大气 顶层 的太 阳短 波辐射 反 射 回大气 中而对 地气 系统起 到 了冷却作用 ， 另一方面要吸收来 自地表和云之间的大 气长 波辐射 ， 又 对 地气 系统 起 到 了增 温作 用 。地 球 表 面以上的天空大约 ５ ０ ％以上被云所遮盖。所 以对 云 的研究非常必要 ， 云不仅对 自然降水起到 了很 大的作 用， 更 是人 工 降水 的重 要 要 素 ｌ ９ ９。要 ＿ 根 据 毫 米 波雷 达 分析云的结构（ 如云高 、 云厚 、 云内液态含水量、 粒子有 效直径等重要参数 ） 就必须先清楚毫米波雷达探测到 的数 据文件 格 式 ， 以便 于 准 确地 提 取 原 始 数 据 。２ ０ １ ３ 年， 楚志刚等［ １ ０ ］ 、 顾松 山等［ ｕ ］ 分析 了新一代天气雷达