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。     

星载天气雷达谱参数估计方法研究

基于傅里叶分析(DFT)的谱参数估计方法已被广泛用于测量多普勒天气雷达降水速度,已经证明对于较小的归一化谱宽(σN)而言该方法几乎最优。然而该方法局限于地基和空基多普勒天气雷达中较小的σN(σN<0.1)。研究安装在静止轨道卫星上的多普勒天气雷达获取全球的垂直降水速度很有必要。针对星载天气雷达较大的σN(σN0.2),扩展了一种适用于星载场合的谱参数估计方法。对该方法性能进行了分析,与其他几种形式的DFT谱估计方法及脉冲对处理方法(PPP)比较可看出:在相同的系统参数下,提出的新方法性能最优,能够获得优于0.5m/s的多普勒测速精度。     

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。     

嵌入式零树编码在天气雷达回波数据压缩中的应用

本文研究基于小波零树编码的天气雷达立体扫描数据压缩算法。根据雷达回波数据的特点,提出了一种有效的雷达数据预处理方案,然后利用Shapiro的嵌入式小波零树算法对预处理后的图像数据进行压缩实验。实验结果表明,该雷达回波数据压缩算法,在低比特率情况下,仍有很高的PSNR值和满意的主观效果。     

高斯描绘子在识别雷达回波轮廓上的应用

为了提高气象预报业务水平,特别是强对流天气的临近预报能力,提出利用高斯描绘子来进行识别和跟踪天气雷达的回波轮廓.在模式识别的领域中,高斯描绘子不仅具备平移、旋转、尺度和反射不变性,而且还具有计算量小,对适度的边缘噪声不敏感的特点.鉴于这样的特性,把高斯描绘子应用于识别与跟踪天气雷达强回波区域的轮廓上.采用两次强对流天气过程中的雷达数据进行实验,并用图像的方式显示出最终结果,证明了该方法的可行性.     

基于卷积神经网络的天气雷达回波外推模型

常用天气雷达回波外推方法建立的天气雷达回波外推模型,设置编码器和预测器长度和步长偏小,导致模型外推预测天气精度低,于是提出基于卷积神经网络的天气雷达回波外推模型.转换雷达图像数据集坐标,计算天气变化粒子的经纬度值,修正天气变化粒子距离地面高度,预处理天气雷达图像数据;将卷积神经网络分为正向传播和反向传播两种,分别训练卷积神经网络数据传播过程;采用卷积层和采样层交替布置的方式,设置编码器和预测器长度和步长,建立天气雷达回波外推模型预测天气.实验结果表明:对比三组天气雷达回波外推模型,所设计模型具有较高的外推预测精度.     

实时雷达目标回波波形发生器在雷达目标识别中的应用

在自动目标识别系统（ＡＴＲ）中往往需要对系统样机进行测试和评估。文中论述了为完成测试而提供信号的目标回波波形发生器,它可以复现实际采集的真实目标的回波,也可以产生由算法提供的目标任意仿真波形,还可以作为普通的波形发生器使用。该波形合成器能够以６４ＭＨｚ的速率从Ｄ／Ａ 输出缓存数据,同时提供了１ Ｈｚ～４ ｋＨｚ可编程雷达同步信号,输出合成回波信号,在示波器上可得到完全等同于Ａ 显示器的波形信号,为ＡＴＲ系统的性能测试提供了可靠的保证。     

探析风廓线雷达和地基微波辐射计在冰雹天气监测中的应用

高分辨率卫星资料和新一代天气雷达近年来在冰雹天气监测中的应用较为广泛,但由于存在信息获取不足等局限,风廓线雷达和地基微波辐射计在冰雹天气监测中的应用价值近年来开始受到业界重视。基于此,本文以安徽省大气探测技术保障中心的相关实践作为研究对象,深入探讨冰雹天气监测中风廓线雷达和地基微波辐射计的具体应用,希望研究内容能够给相关从业人员以启发。     

Transputer在高速雷达视频回波采集系统中的应用

介绍以ＴｒａｎｓｐｕｔｅｒＴ４２５单片高速并行计算机为中心控制环境，与高速Ａ／Ｄ（３５ＭＨｚ，８ｂｉｔ相结合构成的实时高速雷达回波采集系统。该系统的特点是：采集速度高，存贮量大；利用标准的Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ链路实时完成处理器间的数据传输和通讯；系统采用并行Ｏｃｃａｍ语言编程。这样既充分发挥处理器的并行功能，又使数据采集和数据处理同步进行，这在实时信号采集与处理系统中具有特别重要的意义。     

GEDI地面高程和森林冠层高度的精度评价与影响分析

精确地提取地面高程和植被冠层高度,对于地形地貌、生态学等方面的研究具有重要意义。2018年12月发射的新一代全球生态系统动力学调查雷达（GEDI）为地面高程和植被冠层高度大范围精确提取提供了前所未有的机会。研究旨在利用机载激光雷达数据验证GEDI提取的地面高程和冠层高度精度,并探讨地理定位误差、地形坡度、坡向、植被覆盖度、方位角、采集时间、光束类型和不同森林类型因素对其精度的影响。结果表明：通过校正GEDI数据地理定位误差,可以明显提高其提取的地面高程和冠层高度精度;影响冠层高度提取精度最主要的因素是植被覆盖度,其次是坡度;影响地面高程提取精度的主要因素为坡向、坡度。植被覆盖度大于25%时,数据精度更高;坡度为0°—5°的缓坡地区地面高程和冠层高度精度最高。该研究结果将为GEDI数据筛选与应用提供依据。     

一种基于图像匹配的地面交通标志实时识别方法

地面交通标志检测识别是智能驾驶领域的一个研究方向,实时性、准确率是该研究的重点。图像匹配的方法是常用的模式识别方法。文中介绍了一种结合先验知识和图像匹配的地面交通标志检测识别方法。算法包括两部分:预处理和检测识别。预处理阶段包括图像压缩、感兴趣区域提取、形态学处理、中值滤波和逆透视等步骤,实现图像降噪和正畸,为检测识别做准备。检测识别阶段包括轮廓提取、面积过滤、图像匹配等步骤,目的是判断待测图像是否含有地面交通标志及其种类。实验证明,该算法实时性好、鲁棒性强、准确率高。     

基于最优化方法的地下圆柱目标定位与识别

地下管道、空洞等圆柱形目标的定位和识别是探地雷达走向实用的一个亟待解决的问题.提出了一种在频域运用最大似然估计进行圆柱目标定位和识别的方法.在一阶Born近似下建立了各孔径点处回波信号和目标的位置参数和电磁参数之间的关系,将目标的未知参数估计问题归结为全局搜索-目标函数极值的最优化问题.通过对仿真数据和实测数据的处理,结果显示该方法可以精确估计出目标的位置参数和电磁参数,有效地进行圆柱目标的定位和识别.     

地海杂波下机载预警雷达探测仿真

研究机载预警雷达在地海杂波背景下探测效能的变化,为提高预警机探测效能提供依据.从信号处理的角度评估机载预警雷达的探测效能,分析探测效能的指标;建立机载预警雷达探测模型、地海杂波辐射模型,利用Matalab软件仿真了预警雷达在不同地形(海情)对散射系数的影响,深入研究机载脉冲多普勒雷达在地海杂波环境中探测低空目标的过程,得出探测概率与信噪比的关系;利用VC++软件进行仿真,结果表明,提高了机载预警雷达在地海杂波中的探测效能.     

Ground-penetrating radar measurement of crop and surface water content dynamics

Ground-penetrating radar (GPR) with a suspended 1 GHz horn antenna was deployed for measurement of soil water contents and crop canopy properties over bare and electrically terminating surfaces. Surface reflection (SR) and signal propagation times (PT) were used to independently determine dielectric permittivity and water content of soil and canopy. Measured surface reflection coefficients progressively decreased with increasing canopy biomass according to Beer-Lambert type relationships. In contrast, PT measurements remained unaffected by canopy, and hence provided an accurate account of soil water content dynamics. Immediately after canopy removal, SR-based soil water content measurements were in close agreement with PT values. Canopy dielectric properties were inferred from canopy water contents (?_c-CWC) and canopy propagation times (?_c-CPT). Distinct canopy reflections were correlated with key canopy biophysical parameters. The study demonstrates the usefulness of a horn antenna GPR for characterization of vegetation canopy scattering, and for subcanopy water content measurements within a well-defined footprint, thereby offering a potential for calibration and verification of radar data collected from air- and spaceborne platforms.     

MUSIC算法应用于SFGPR系统的信号处理

针对步进频率表面穿透雷达(SFGPR)得到的目标图像的分辨率和穿透深度被系统噪声和地下媒质损耗所限制这一问题,提出了应用多重信号分类(MUSIC)算法对SFGPR信号进行处理以得到目标深度信息.在实验中,采用单极化指数模型对SFGPR接收信号进行仿真,并考虑系统噪声和媒质损耗的影响,将MUSIC算法得到的目标图像与传统的快速傅立叶变换法(FFT)得到的目标图像进行了对比.仿真实验结果表明,在低功率噪声和低损耗媒质情况下,MUSIC算法比FFT算法可以提供更高的距离向分辨率和回波幅度.     

对地面防空雷达网干扰能力的模糊综合评估研究

地面防空雷达网是防空系统的重要组成部分,对其实施有效干扰并对干扰效果进行评估,具有重要的现实意义。目前,结合具体的干扰方法对地面雷达网进行干扰效果定量评估的研究并不多,更多的是评估指标的选择确定和从微观的角度分析干扰效果。该文探讨了作战情况下,对地面防空雷达网进行干扰效果定量评估的方法,给出了一种模糊综合评估模型用于评估对地面防空雷达网的干扰能力,并指出该模型使用范围和条件。该文对研究评估对地面防空雷达网干扰能力具有一定的参考价值和指导意义。     

星载微波辐射计数控单元系统设计与实现

星载微波辐射计是一种测量大气的液态水和水汽含量的被动式星载遥感器,在海洋和大气环境探测中有重要的应用,在神舟飞船（神舟四号）、嫦娥卫星（嫦娥一号）等航天项目中均有成功的应用经历。数控单元作为星载微波辐射计的核心单元,承担着系统控制、数据处理及与卫星的数据通讯等重要功能。着重介绍了星载微波辐射计的数控单元的系统设计以及一些关键技术。     

改进万有引力搜索算法及在水位辨识中的应用

针对万有引力搜索算法(Gravitational Search Algorithm,GSA)的早熟收敛和寻优精度问题,提出了一种改进的GSA算法。算法采用混沌序列初始化种群位置,采用淘汰机制及变异操作增加种群的多样性,避免陷入局部最优。通过对6个非线性基准函数进行仿真测试,结果表明:所提出的算法对非线性函数具有良好的优化性能。将上述算法用于双容水箱水位的辨识,辨识结果验证了提出算法的有效性。