相控阵技术在天气雷达中的应用

相控阵天气雷达以其高时空分辨率的探测能力，高实时性探测和准确的探测数据将成为天气探测雷达领域的一个热点。对相控阵天气雷达的特点及其相关的技术和应用进行了分析和研究。     

相控阵天气雷达强度订正研究

相控阵天气雷达是大气探测领域的一个重要发展方向,有助于提高天气雷达的时空分辨率.文中分析了相控阵天气雷达的扫描特性,讨论了这些特性对气象回波强度造成的影响,提出了一种相控阵天气雷达强度的订正方法,并使用相控阵天气雷达的实测数据,以传统天气雷达几乎同时刻的回波作为基准,对订正前后的回波强度进行了数据对比.结果表明,订正后的回波强度与传统天气雷达的吻合度更好,该订正方法能有效提高相控阵天气雷达回波的准确性.     

“激光雷达”专栏序言

随着激光技术和光电探测技术的发展,激光遥感技术也得到迅速发展和广泛应用。相比其他遥感设备,激光雷达具有探测精度高,时空分辨率高的优势,在大气环境、气候、气象研究领域方面受到广大科研:工作者的关注。激光雷达的探测空间从近地表的对流层、平流层一直到中间层(0~120 km);探测对象从气溶胶、云、污染气体、湍流、大气温湿度及风场等各种大气参量。近些年,单光子探测技术、量子雷达等新技术不断涌现,并成功应用于激光雷达探测,进一步拓宽和扩展了激光雷达的探测能力。     

数字阵列天气雷达系统设计

针对机械扫描天气雷达数据率低,难以对龙卷风等快速变化的中小尺度天气过程进行及时预警的缺点,提出一种用于强风暴探测的数字阵列天气雷达.与传统相控阵雷达相比,数字阵列雷达具有幅相控制精度高、系统瞬时动态范围大、测量精度高等性能优势,该方案采用相位扫描和机械扫描相结合的工作方式以及宽波束发射、多波束同时接收技术,具有高数据率、低成本以及能同时跟踪多个天气单体等性能优势,具有一定的实用价值.     

利用相控阵雷达实现气象探测

短时临近气象预报需要天气雷达对天气目标进行定量测量,以便对天气现状以及发展趋势做出准确预判。相控阵雷达应用于气象探测,利用其多通道以及快速多变的波束扫描能力实现对天气目标的快速扫描,雷达系统设计采用实时在线标校的技术设计,能提高探测的可信度和气象产品的质量。文中在分析了气象探测原理的基础上,给出了微波相控阵雷达实现对气象目标定量探测的设计思路与技术要点。     

增程型L 波段风廓线雷达探测性能分析

风廓线雷达作为一种新型的大气风场探测设备,具有时间分辨率高、连续性和实时性好等特点,已广泛应用到各行业。文中首先分析了增程型L 波段风廓线雷达的探测能力,简要介绍了该雷达的系统设计;然后,利用中国气象局海口站业务运行一年的观测数据,从探测高度和数据准确率等方面对雷达探测性能进行了统计分析。结果表明:增程型L 波段风廓线雷达满足设计指标要求,可用于低对流层大气风场的观测。     

相控阵天气雷达回波强度标定方法研究

相控阵技术是未来雷达提升探测能力的重要发展方向,我国相控阵雷达研究水平处于世界先进行列.天气雷达要求定量测量回波强度,随着相控阵技术在天气雷达中的应用,急需解决相控阵天气雷达的强度标定问题,本文以一种X波段相控阵天气雷达的工程研制为例,介绍了相控阵天气雷达回波强度的标定方法.     

大气遥感高光谱分辨率激光雷达研究进展

高光谱分辨率激光雷达由于可实现对大气参数的精确反演,在大气遥感领域具有较好的发展前景。介绍了高光谱分辨率激光雷达探测气溶胶、大气温度以及风速的基本原理以及目前国内外的研究进展,并重点介绍了高光谱分辨率激光雷达系统中的鉴频技术、激光技术、锁频技术以及数据处理技术等几项关键技术。     

大气探测激光雷达技术综述

大气探测激光雷达具有可提供高时空分辨率、高探测精度和连续廓线数据的优势,已经成为大气探测强有力的工具。按照激光雷达探测技术分类,有米散射激光雷达、偏振激光雷达、拉曼激光雷达、差分吸收激光雷达、高光谱分辨率激光雷达、瑞利散射激光雷达、共振荧光激光雷达和多普勒激光雷达等,分别介绍了各类激光雷达探测的基本原理、发展历史及优缺点,以及其在探测大气气溶胶和云、水汽、温度、风、痕量气体、温室气体和污染气体等方面的应用。最后进行总结,并对激光雷达技术发展趋势进行了展望。     

1.5微米大气探测激光雷达研究进展（特邀）

激光雷达拥有探测距离远、探测精度高、时空分辨率高、探测参数多样等优点,是大气探测的重要手段。对比常见的可见光波段激光雷达,1.5 μm大气探测激光雷达有独特优势,包括人眼安全、全光纤结构、穿透云雾能力强和昼夜连续探测等。2015年,世界首台单光子频率上转换气溶胶探测激光雷达诞生,实现了6 km距离高时空分辨率的气溶胶分布连续探测。在此之后,1.5 μm大气探测激光雷达在国内外迅速发展。按照探测方式区分,1.5 μm大气探测激光雷达进展分为直接探测激光雷达和相干探测激光雷达两类。直接探测激光雷达包括单光子频率上转换激光雷达、单光子频率上转换测风雷达、超导双频测风激光雷达、超导偏振激光雷达、多模单光子探测云激光雷达和单光子光谱遥感激光雷达。相干探测激光雷达包括偏振探测相干激光雷达、格雷编码相干测风激光雷达和大气多参数探测相干激光雷达。这些雷达的探测目标包括大气气溶胶（云）、能见度、偏振、风廓线、湍流耗散率、气体浓度、降水（雨滴谱）,并且单台雷达拥有多参数同时探测的能力。     

机载大气红外高分辨率光谱的信息量分析

机载红外高分辨率干涉光谱仪（HIS）是遥感大气信息的大气红外背景辐射测量装置。基于HIS红外高光谱大气数据,对大气温度和主要大气吸收气体进行了敏感性分析;并通过引入信息容量的概念,利用一维变分方法,对HIS测量装置遥感探测大气参数的能力进行评估,定量描述了HIS测量的红外光谱反演大气温度和水汽的信息容量、自由度和垂直分辨率等信息,其中温度、水汽的信息容量分别为49.5、25.2;自由度分别为10.5、5.6,温度的平均垂直分辨率为2.2 km,水汽的垂直分辨率为2 km;讨论了HIS的反演精度与仪器测量误差之间的关系,获取了大气温湿廓线的最小可探测精度。     

相扫天气雷达扫描方式研究

 为了解决现有天气雷达垂直分辨率低和探测周期长的问题,本文旨在分析了雷达的两种采样方式CPS(Contiguous Pairs Sampling)与IPS(Independent Pairs Sampling),设计了基于IPS的交互式波束多路转换扫描方式,这种扫描方式适用于速度谱宽较大的灾害性天气探测,同时对现有多普勒天气雷达体扫模式中的降水模式VCP11(Volume Coverage Pattern)进行了改进,提出了适于相控阵天气雷达在俯仰上采用三波束同时扫描的方案,最后对两种VCP进行了评价.     

空间探测相控阵雷达信号处理系统的仿真

针对空间目标飞行速度快、轨道高度高、真假目标伴随运行等的特点,空间探测相控阵雷达(SSPA)应该具有作用距离远、测量精度高的特点,并具有相应的多目标识别能力.文中简要介绍了一种空间探测相控阵雷达仿真系统的结构和工作原理,并对其中的信号处理子系统进行了分析.为了使其具有多目标处理能力,信号处理子仿真系统的恒虚警和解模糊算法分别采用排序统计恒虚警和余差查表法.最后以一组数据为例给出了仿真结果.     

X波段雷达对海探测试验与数据获取

针对雷达对海上目标探测技术研究的数据需求以及目前公开的雷达对海探测数据缺乏的问题,该文提出一项“雷达对海探测数据共享计划”,旨在利用X波段固态全相参雷达等多型雷达开展对海探测试验,获取不同海况、分辨率、擦地角条件下目标和海杂波数据,并同步获取海洋气象水文数据、目标位置与轨迹的真实数据,实现雷达实测数据的标准化、规范化管理,推进数据集公开共享,服务于海杂波特性研究,有力地支持海杂波抑制和目标检测技术研究。      

美国海军舰载相控阵技术发展综述

综述并研究了美国海军在舰载相控阵技术方面的发展状况,特别是进入21世纪以来,与舰载雷达功能相关的宽带有源电扫描相控阵技术的发展历程。从美国海军在宽带有源相控阵技术方面的大力投入及发展路线图来看,在宽带相控阵天线以及Ga N等宽带大功率固态器件以及开放式通用信号处理架构的技术推动下,增加无源探测、协同探测和电子干扰能力已成为舰载相控阵雷达的发展趋势。     

相控阵天气雷达脉压距离旁瓣抑制研究

针对所采用的脉冲压缩技术带来的距离旁瓣影响大气测量的问题,文中首先描述了脉冲压缩技术的特点和脉冲压缩技术的原理,使用MATLAB语言工具,仿真计算了线性调频、非线性调频和相位编码等波形脉冲压缩以后距离旁瓣的水平,并分析了这几种脉冲压缩波形对距离旁瓣抑制的效果,给出了适合相控阵天气雷达大气探测使用的波形.     

THz技术在大气探测领域的应用研究进展

THz波的频段范围（0.1~10 THz）及其特性使THz波具有较高的空间分辨率及大气参数灵敏性,同时THz辐射在地球辐射平衡中的重要作用决定了其在大气探测领域有重大的研究价值和广阔的应用前景。介绍了THz技术在大气探测领域的应用现状,重点分析介绍了THz波遥感探测大气水汽廓线、温度廓线、卷云的微物理参数及大气微量气体成分的原理、特性及存在的问题,最后对THz波大气探测技术的研究提出几点建议和展望,并指出了当前THz波大气探测技术的研究前沿和研究热点。     

舰载相控阵雷达在气象探测中的应用

相控阵技术在搜索、跟踪目标的同时应用于气象探测是一项新的课题.为了研究相控阵雷达对气象回波以及反气象杂波能力,文中对舰载相控阵雷达气象探测工作方式进行了探索,分析了利用气象探测信息生成的气象区对航迹处理带来的好处.     

一种改善相控阵雷达低空探测性能的方法研究

利用自适应数字波束形成法来降低相控阵雷达在探测低空掠海飞行小目标时多路径效应的影响。仿真分析表明：自适应数字波束形成能对多路径干扰信号自适应瞄零并得到超分辨率和超低副瓣性能,从而有效改善相控阵雷达低空探测性能。     

底层大气探测激光雷达国内研究现状与进展（特邀）

激光雷达是一种主动遥感探测仪器,具有大探测范围、高时空分辨率与高精度的特点,在大气环境参数（气溶胶、CO₂及臭氧等）及气象参数（温度、水汽、压力及风速风向等）探测方面获得了广泛的应用。随着近些年民众对雾霾类大气现象及气候变化的广泛关注,国家环境治理与气象预报部门以及行业企业等对大气观测技术的迫切需求,大气探测激光雷达在国内得到了快速的发展,并且取得了较好的研究成果。文中总结介绍了近些年国内大气探测激光雷达的研究进展与发展现状。根据探测对象的不同,激光雷达有米散射激光雷达、拉曼探测激光雷达、高光谱分辨探测激光雷达和差分吸收探测激光雷达等,文章较全面地介绍了目前比较常见的激光雷达在大气探测应用中的优缺点及其在不同探测对象中的应用,最后对激光雷达面临的技术瓶颈进行了总结与探讨,并对激光雷达的发展趋势进行了展望。