双极化天气雷达差分反射率的标定

以采用"同时发射同时接收水平与垂直极化波"工作模式的WSR-98XD雷达为试验平台,分析后得到了差分反射率系统误差的主要来源分别为:发射机功率分配不均、馈线插损不一致与双通道接收机增益不一致。开展信号源法、太阳法、降雨法3种标定方法的试验,发现3种方法标定结果具有比较好的一致性,发射机功率分配不均与双路馈线插损不一致所引入的误差较小,且相对稳定。探测误差主要来源于接收机有源通道的增益不一致,且在全动态接收范围内该误差起伏与输入信噪比有关,将全动态范围分为大信号段、线性段与小信号段3个区间,分别进行误差标定。试验结果表明,有源通道增益不一致引入的误差时间稳定性较差,需要对其进行定时标校。相比硬件幅相修正方式,软件方式更适合差分反射率这种细微、且在全动态范围具有非线性特点的误差修正。     

提高天气雷达探测能力的互相关方法和中值滤波技术

应用双偏振天气雷达探测天气信号的方法备受国内外气象科技领域人员的关注。目前,双偏振天气雷达的双通道同时收发体制是由功分器将发射通道的能量等分为水平和垂直两路发射通道,其结果会使每个通道发射能量减半,又由于接收机产生的噪音能量是不变的,必然引起回波信噪比减弱,减弱值约为3 dB。为了避免3 dB损失带来的不利影响, 需改进双偏振雷达的探测性能。将双偏振雷达回波信号中的双通道信号间的互相关信息、单通道信号自身的信相关信息及每个信号自身的能量信息求和,再将结果与预先设置好的阈值进行比较。如果结果大于这个阈值,就认为这个信号是有效信号,否则就认为它是噪声并被滤除。文中利用X波段双偏振天气雷达数据,对比了引入互相关算法前后的探测效果,证明利用双通道信号互相关、单通道自相关及信号能量自身求和判断信号是否存在的效果较好;介绍了中值滤波技术,并利用中值滤波技术去除了天气回波中的点杂波,提高了双偏振天气雷达的探测性能。     

天气雷达距离分辨率提高方法研究

针对新一代天气雷达距离分辨率提高的需求,提出并介绍了一种对天气回波信号进行距离过采样,用最小方差谱估计(MVM)方法来挖掘距离高分辨率信息的设计方案和算法原理,以高斯谱天气回波模型仿真实现了整个算法过程.处理前后回波信号的平均功率及速度估计结果对比,表明了该方法的可行性.     

基于双偏振天气雷达的水凝物相态识别技术研究进展

水凝物相态识别（Hydrometeor Classification Algorithm,HCA）是从微物理角度分析天气特征的一个重要研究方向,研究水凝物粒子的分类,对于冰雹、降雨、降雪的观测均有重大意义。分析并总结了目前模糊逻辑水汽分类算法（Fuzzy logic Hydrometeor Classification,FHC）的优势,但是其局限性在于FHC较大地依赖于散射模拟,对冰相粒子相态识别的结果不确定。此外,目前也缺少有效的相态识别验证方法,这进一步限制了雷达双极化特征的应用。因此,发展其他聚类算法进行相态识别并建立分类标准体系是未来主要研究方向。     

脉冲压缩技术在全固态天气雷达中的实现

为了使固态天气雷达同时具有较强的探测威力和较高的距离分辨力,需引入脉冲压缩技术。介绍了线性调频信号的脉冲压缩技术,结合理论仿真结果,选用合适的加权网络并在全固态天气雷达中进行了工程实现。最后利用探测的天气回波强度信息对脉冲压缩技术的理论进行仿真验证,得到了与理论研究一致的结论。     

天气雷达回波模拟系统的设计与实现

天气雷达回波模拟系统能够成功模拟出具有真实天气目标特征的回波信号,利用这种回波信号可以实现在实验室环境中完成本需在外场试验条件下才可以进行的雷达性能测试。首先介绍了天气雷达回波模拟的原理,设计出回波模拟流程图,其次给出了回波模拟硬件平台的设计及模拟软件实现的思路,最后根据真实天气回波的特征等信息生成模拟回波图,并对模拟前后的回波图进行对比分析。     

基于白化滤波的多普勒天气雷达谱矩估计改进方法

针对多普勒天气雷达时间分辨率和方位分辨率提高后,回波强度和径向速度精度无法满足1 dB 和1 m/ s 业务要求的问题,采用基于距离过采样技术和白化滤波算法的改进谱矩估计方法,使估计精度大大提高。该方法通过在距离向提高采样频率,获取更多的回波信号样本数量,然后采用白化滤波算法去除回波信号距离向的相关性,提高回波信号的独立样本数;并以白化滤波后的回波信号为基础,改进现有脉冲对谱矩估计算法,提高谱矩估计精度。仿真和雷达试验结果表明,在回波信号信噪比较大时,谱矩估计改进算法比现有脉冲对算法的估计精度更高,且可解决多普勒天气雷达因时间分辨率和方位分辨率提高后引起的精度降低问题。