星载雷达在评估地基天气雷达非降水回波识别算法效果中的应用

非降水回波识别算法的效果直接影响着雷达数据后续应用（如定量降水估测）的结果,因此对其进行客观定量检验是很重要的。文中所用算法在SWAN系统雷达反射率因子质量控制算法基础上增加了晴空回波识别算法,使用回波延展度因子并增加高度限制来对晴空回波进行识别和去除。使用星载雷达反射率强度数据与非降水回波去除前后的地基雷达数据进行时空匹配,对非降水回波识别算法效果进行客观的直观和定量验证。参照星载雷达观测结果,文中算法针对与降水回波无混叠的超折射回波有很好的识别效果,效果优于存在降水与超折射混叠的情况,当降水回波中存在与超折射回波水平纹理相近的对流降水时,经算法处理后该部分回波会丢失部分信息。针对存在降水与超折射回波混叠的情况,将算法处理前后的地基雷达降水区域反射率因子分别与星载雷达数据进行比较,结果表明经算法处理后的数据更接近星载雷达观测值。评价结果可为算法适用性分析及改进提供依据。     

星载雷达在评估地基天气雷达非降水回波识别算法效果中的应用

非降水回波识别算法的效果直接影响着雷达数据后续应用(如定量降水估测)的结果,因此对其进行客观定量检验是很重要的。文中所用算法在SWAN系统雷达反射率因子质量控制算法基础上增加了晴空回波识别算法,使用回波延展度因子并增加高度限制来对晴空回波进行识别和去除。使用星载雷达反射率强度数据与非降水回波去除前后的地基雷达数据进行时空匹配,对非降水回波识别算法效果进行客观的直观和定量验证。参照星载雷达观测结果,文中算法针对与降水回波无混叠的超折射回波有很好的识别效果,效果优于存在降水与超折射混叠的情况,当降水回波中存在与超折射回波水平纹理相近的对流降水时,经算法处理后该部分回波会丢失部分信息。针对存在降水与超折射回波混叠的情况,将算法处理前后的地基雷达降水区域反射率因子分别与星载雷达数据进行比较,结果表明经算法处理后的数据更接近星载雷达观测值。评价结果可为算法适用性分析及改进提供依据。     

TRMM卫星测雨雷达与地基雷达的数据匹配问题研究

在介绍美国宇航局戈达德航天飞行中心所采用的数据匹配方法的基础上,根据星载雷达数据特点采用了更合理的网格大小与更精细的三维网格,选择时间上相匹配的星载雷达与地基雷达实际观测数据,对其进行了空间匹配处理,给出了定性与定量比较的结果,在验证了匹配方法的有效性的同时分析了两种匹配方法的特点,为今后开展相关工作提供了依据.     

TRMM卫星测雨雷达与地基雷达的数据匹配问题研究

在介绍美国宇航局戈达德航天飞行中心所采用的数据匹配方法的基础上,根据星载雷达数据特点采用了更合理的网格大小与更精细的三维网格,选择时间上相匹配的星载雷达与地基雷达实际观测数据,对其进行了空间匹配处理,给出了定性与定量比较的结果,在验证了匹配方法的有效性的同时分析了两种匹配方法的特点,为今后开展相关工作提供了依据。     

基于小波变换的雷达回波信号去噪方法研究

为了准确识别雷达回波信号中的目标信号,木文将小波变换引入到雷达回波信号处理,对回波信号进行分解、重构以及滤波器设计,去除雷达信号中的噪声,采用MATLAB软件进行系统仿真,结果表明,采用小波变换mallat算法对探地雷达回波信号进行目标识别具有较好的时频分辨率,且可抑制杂波,去除噪声,能很好的识别目标信号,具有很好的应用前景。     

探地雷达回波信号预处理方法的研究与应用

探地雷达以宽频带记录回波信号,在记录各种有效信号的同时,不可避免地记录下各种干扰噪声,能否有效去除干扰噪声将直接影响到探地雷达对地下目标体的识别能力。探地雷达回波信号属于非平稳信号,FFT只适用于平稳信号的滤波、而小波变换对非平稳信号却能取得良好的滤波效果。为此,文中提出了采用小波阈值萎缩进行数据预处理的方法,以去除雷达回波噪声,并给出了基于DSP的电路和软件实现方法。     

基于灰度共生矩阵的特征构建及超折射滤除

超折射回波会严重干扰对天气雷达图像中强对流回波的识别。文中从分析超折射回波及强对流回波在雷达反射率图中的分布特点入手,在区域分割的基础上,生成各区域的灰度共生矩阵,将灰度共生矩阵中的元素划分成两个子集,分别用以构建出两个新的特征,即平缓度/跳变性,它们在超折射回波和强对流回波样本之间呈现出显著性差异,配合使用径向速度特征,站在尽量不损失强对流的角度形成能够克服特征缺值的分类决策树。测试结果表明：文中方法较目前业务上普遍使用的模糊逻辑分布式超折射地物识别法,对超折射的滤除率及对强对流云团的保有率更高,特别是文中方法在将对超折射和强对流的识别准确率从96.8%提高到97.9%的前提下,对强对流的滤除率从3.91%降低到0.21%。     

航海雷达测波系统中降雨观测资料的分析与处理

在利用航海雷达进行海浪观测时,降雨的出现会改变海面粗糙度,从而导致雷达所接收到的回波信号强度发生改变。通过对实际海浪观测资料的分析,提出一种对航海雷达测波系统中降雨观测资料的分析与处理方法,运用雷达回波影像的统计特性-均值和变异系数作为降雨与非降雨雷达影像的分类标准,然后利用中值滤波算法对降雨观测资料进行滤波处理,以降低降雨对回波影像的影响,同时探讨了中值滤波算法的适用性。实验结果表明本算法具有较强的鲁棒性和较高的通用性。     

多普勒天气雷达数据插值方法比较研究

天气雷达资料插值处理是对天气雷达获取的资料做综合分析以及进一步的处理必要前提,也是天气雷达组网拼图和三维显示的重要基础.本文主要研究了四种天气雷达资料的插值方法,并对其插值效果进行了比较分析,结果发现,自适应Barnes插值法是一种较为有效的插值方法,能够较好地保留原始资料中回波反射率的结构特征,并且能够得到比较连续的回波反射率三维分析数据场.     

低分辨雷达目标分类的最小代价拒判算法

为解决低分辨雷达目标自动识别中,干扰目标、虚假目标的存在以及不同类别目标样本集混叠的问题,提出了一种基于最小代价的拒判K近邻识别算法.该算法根据雷达识别系统最小代价的原则,利用Fisher判别函数,确定拒判门限.设计了基于两类拒判域的K近邻识别算法,第一类拒判根据训练样本集特征值的波动范围,对干扰目标和虚假目标进行拒判;第二类拒判根据测试样本与最近邻、次近邻的距离差,实现混叠区域的目标样本拒判.算法先对测试样本进行拒判分析,再利用K近邻算法识别分类.实验结果表明,基于以上算法的低分辨雷达目标识别系统具有较好的鲁棒性和识别性能.     

地基与机载气象雷达探测数据转换算法研究

利用地基多普勒气象雷达探测数据恢复出真实气象目标的位置、移动速度、范围大小,通过对地基气象雷达数据进行空间插值处理,设计仿真算法,在机载雷达扫描方向上进行空间分层投影和插值,在不考虑旁瓣回波和载机实际飞行状态等因素的影响时,得到理想的扫描模型,完成机载多普勒气象雷达对相应区域的扫描产品的仿真.实验表明仿真回波适用于分析机载雷达探测云雨的回波特性.     

机场场面监视雷达目标检测新方法

机场场面监视 雷达可得到高分辨率实孔径图像,常规的雷达目标检测方法难以检测出其中的目标。本文首 先分析了场面监视雷达目标检测中的问题,然后根据场面监视雷达回波信号的特点,提出了 一种基于数字图像处理思想的目标检测新方法。给出了算法处理的基本流程和主要模块的具 体实现方法。国内机场实测数据的处理结果表明本文算法可靠地检测出目标区域,目标团簇 凝聚处理可有效消除孤立虚警点并填充目标区域内部漏警块。本文提出的方法对于场面监视 雷达系统的研制有一定借鉴意义。     

一种机载冰川厚度探测雷达波数域成像算法

针对机载冰川厚度探测雷达传统成像方法计算量大的问题,提出了一种适用于两层传播媒质的正下视波数域(RMA)成像算法.该算法能自动补偿电磁波的折射效应,校正不同媒质中电磁波传播速度的变化.基于空间几何模型和回波信号形式,推导了雷达回波信号的二维频谱,并在此基础上给出了成像算法实现步骤及相位补偿因子,分析了运动误差的影响及其补偿方法.最后通过仿真分析验证了该算法的有效性.     

风廓线雷达对塔克拉玛干沙漠沙尘及晴空湍流的探测研究

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站2010年6~8月风廓线雷达探测资料,在前期研究基础上,进一步分析了沙尘天气的雷达回波强度以及沙漠夏季晴空湍流发展演变特征。研究表明:①在具有一定湍流脉动和大气湿度的前提下,风廓线雷达可以在沙尘天气进行有效探测,浮尘、扬沙、沙尘暴天气现象在雷达回波强度时间-高度图上有清晰的印记和表现,浮尘、扬沙、沙尘暴发生时间段与回波强度大值区对应一致,从回波强度图上可以大致识别沙尘输送高度,沙尘天气的雷达等效回波强度约在-18~10 dBZe范围变化;②塔克拉玛干沙漠夏季典型晴空湍流旺盛区域发展高度可达到3 500~4 000 m,湍流平均以0.13~0.16 m/s的上升速度向高空发展,下午15:00以后,湍流强度最大区域不在近地边界层,而在大气边界层顶附近;C²n时间-高度变化在一定程度上反映了大气边界层的演变特征,沙漠夏季晴天边界层高度有可能达到3 500~4 000 m。     

基于冲激雷达的运动体目标检测算法

针对冲激雷达脱靶量测量中的检测问题，提出了一种新的时域多门限信号检测算法。根据冲激雷达的特点，首先采用距离门等效采样方法对运动体目标回波采样，并在此基础上，利用多门限对各距离门采样信号进行散射点回波的检测，进而通过各散射点回波平均功率的求取实现对各散射点回波的识别，从而解决了后续数据处理中信号检测精度过低和散射点无法识别的问题。仿真结果表明该算法可得到满意的检测结果。     

面向识别的雷达舰船目标低分辨回波仿真技术

雷达目标回波的高精度仿真是目标识别系统训练和测试的重要手段.针对低分辨雷达舰船目标自动识别的应用背景,提出了基于模板和模型的低分辨回波仿真技术.根据舰船目标的CAD三维模型,利用电磁计算方法得到全姿态的一维距离像模板.在凝视状态下,利用目标距离像模板和雷达发射信号模拟目标低分辨回波;在扫描状态下,利用全姿态一维距离像重构不同角区中目标的散射中心模型,并结合雷达波束的扫描方式获得了目标的仿真回波.结果表明,所提出的基于模板和模型的回波仿真技术对雷达舰船目标具有良好的低分辨回波仿真能力.     

星载气象雷达功放非线性对超低副瓣脉冲压缩信号的影响及消除

为在强海面回波影响下测量反射较弱的雨云.星载气象雷达要求脉冲压缩的主副瓣功率比高于60 dB.因此超低副瓣脉冲压缩成为星载气象雷达的核心技术之一.超低副瓣的实现对线性度要求很高.星载雷达为保证发射机的功率和效率,功放多工作于近饱和区,造成副瓣电平恶化.本文分析了功放非线性对超低副瓣脉冲压缩信号的影响,基于射频功率放大器、矢量信号发生仪和矢量信号分析仪实现了功放数字预失真算法,并利用松弛迭代法提高了迭代收敛速度.在保证星载气象雷达超低副瓣的前提下提高了发射机的功效.     

Radar detection of high-energy cosmic rays in non-Gaussian background using a time-frequency technique

Cosmic rays are the highest-energy observable particles in the universe. Their study opens a new frontier for scientists to better understand the nature of the universe. This paper reports our study of a bistatic radar approach that is being developed for remote sensing of cosmic-ray induced air showers. In this context, we propose a robust detection technique based on time-frequency domain for the received radar echoes. These echoes are modeled as linear-downward chirp signals, characterized by very short sweep periods, low energies, and corrupted by non-stationary and non-Gaussian background noise. In addition, the related parameters of the received echoes are variable within some expected ranges, determined by the physical parameters of the air showers. In this paper, we explore the performance of the proposed detection method through an extensive theoretical analysis. We derive formulae for probability of the correct detection, as well as false-alarm rate. Numerical simulations and experimental results that corroborate our analysis are also presented.     

海面多路径效应对雷达探测性能的影响分析

为了分析某型搜索雷达在对低空目标威力检飞试验中出现点迹丢失、航迹中断问题的具体原因，针对被试雷达的性能指标和技术特点，对影响雷达低空探测性能的技术参数进行了实际测量，测量结果表明雷达工作正常，根据雷达试验时的实际使用环境，初步定位雷达威力下降的具体原因是由于海面多路径效应造成。本文在建立低空目标多路径回波模型的基础上，分析了多路径回波合成场强引起的雷达波束分裂对雷达探测威力的影响，并通过对被试雷达多路径效应下威力方向图仿真对这一结论予以验证，分析对比表明，实际试验中雷达探测目标点迹丢失严重及出现航迹中断距离范围与仿真结果相吻合。研究结果对搜索雷达系统设计及靶场试验结果评定具有一定的指导意义。