干扰条件下基于互信息量准则的弹载雷达波形优化

弹载雷达发射波形设计在导弹制导系统中有着重要作用。为解决复杂电磁环境下,弹载雷达受到噪声、杂波和干扰影响导致目标探测性能降低的问题,基于互信息量（mutual information,MI）准则提出了一种新的同时存在噪声、杂波和电子干扰影响时的发射波形优化算法,通过拉格朗日乘子法得到最大化目标响应与雷达回波间互信息量的最优波形表达式,并利用一阶泰勒级数近似简化该表达式。仿真实验对比了不同杂波和压制干扰、不同发射能量约束下优化前后所获互信息量;结果表明,当平均功率限制为100 W时,相比于原始波形,采用优化信号情况下所获互信息量翻倍。优化发射波形能够通过优化信号的频域能量分布,主动避开干扰和杂波影响大的频率,使接收回波包含更多目标信息。     

一种机载气象雷达飞行试验数据处理方法

机载气象雷达是保障飞机飞行安全的重要电子设备。机载气象雷达探测的气象目标非人力可控,由于无法直接获得气象目标的测量数据,一直以来,飞行试验都难以有效评估机载气象雷达探测气象目标的准确性。给出了一种基于地面天气雷达单站雷达图的机载气象雷达飞行试验数据处理方法,实现了对机载气象雷达探测气象目标的强度、位置及形状准确性的有效评估,为机载气象雷达在飞行试验过程中的参数调整及性能考核提供了依据。     

一种极化和频率捷变主动雷达信号处理技术

为提高现代制导雷达的电子战性能,该文提出了一种频率和极化捷变的雷达系统,探讨了相应的信号处理技术。阐述了极化捷变单脉冲雷达系统的原理和结构,介绍了2种极化和频率捷变雷达发射信号波形,根据雷达目标的极化散射理论,建立了相应的全极化回波信号模型。在回波信号处理过程中,对回波信号进行正交解调和采样,经过目标和干扰信号的极化参数估值、极化匹配计算,实现了对目标的有效检测,最后利用可靠的目标信号数据进行单脉冲测角和跟踪。该文还探讨了极化捷变体制和频率捷变体制之间的兼容性问题。理论分析和仿真实验表明,当目标和干扰在极化域可分辨时,极化捷变技术可提高传统频率捷变雷达的抗干扰能力。     

第九颗北斗导航卫星发射日强对流天气临近气象保障分析

对北斗导航卫星（IGSO-4）发射日的临近气象保障进行了阐述。结果表明,针对卫星发射进程中出现突发强对流天气时,有必要及时启动应急机制,充分利用天气雷达、雷电监测预警系统等探测手段,为任务实施提供重要的决策依据,同时表明,航天气象保障是一项高风险的事业。     

X波段移动雷达与S波段新一代天气雷达产品比对分析

为探究、验证X波段移动雷达系统及其回波数据实用性,利用X移动雷达在台风外围云系降水天气过程(2016.7.9)进行探测作业并收集观测数据,对移动雷达观测范围100 km内的回波信息进行研究分析,同时将其与S波段天气雷达同一时间段内探测到的速度场、强度场及对应测站雨量数据等资料进行数据分析,比对两部雷达观测结果的差异及原因。结果表明:X波段移动雷达与S波段新一代天气雷达相比,X波段雷达对气象目标物有灵敏的探测能力,X波段雷达比S波段雷达能探测到较好的空间分辨率和较低的地杂波。但是X波段雷达因探测降水时衰减严重,因此在60 km的探测范围内,X波段雷达回波强度略强,之后随之减弱。在探测降水的移动过程及强度变化趋势,与S波段雷达的探测结果基本一致。X波段移动雷达在S波段雷达故障或探测不到的地方,具有替代S波段雷达的应急作用,能够作为填补S波段雷达探测盲区的一种方法。     

714CDN天气雷达信号处理算法浅议

对于一个雷达系统,信号处理是核心。只有通过对雷达回波信号的处理,才能获取回波的有用信息。本文针对714CDN多谱勒天气雷达的信号处理算法进行简要介绍。     

面向邻近目标分辨的MIMO雷达波形设计方法

针对雷达系统邻近多目标分辨性能较差的问题,提出了一种面向邻近目标分辨的MIMO雷达波形设计方法。首先,通过数字波形产生器生成正交频分复用信号,作为雷达发射波形,并对其进行相位编码调制;其次,将发射波形设计问题转化为最优化问题,以最小化发射信号功率峰均比为目标函数,最大距离旁瓣电平和距离模糊函数包络变化因子为约束构建优化模型;然后借助序列二次规划法求解该优化模型,得到最优发射波形,提高波形固有分辨能力,进而增强接收端匹配滤波性能。仿真结果表明,该方法能够得到更低的信号峰均比,与时域移位削峰和改进的子载波预留法相比,距离旁瓣性能损失降低了约17.4%和36.9%,且序列长度和初始序列类型对算法性能影响较小。     

基于双互信息准则的雷达自适应波形设计方法

自适应波形优化技术是认知雷达的关键技术之一,通过优化发射波形能够提高雷达系统性能.针对目标检测问题,在杂波环境下,提出一种基于双互信息优化准则的自适应波形优化方法.该方法同时以接收信号与目标冲激响应之间的互信息最大和接收信号与杂波冲激响应之间的互信息最小为优化准则,在发射信号能量有限的约束条件下,建立优化模型,通过最大边缘分配算法求解最优波形.仿真结果表明,相对于固定波形,所提方法优化发射波形能够提高目标检测性能.     

浮空雷达高精度探测分析

浮空雷达探测精度主要受平台姿态变化引起的定位误差和传感器自身的探测误差影响。文章针对2类误差的影响因素进行了分析,提出了采用宽信号发射波形和高精度定位的方法来降低雷达探测误差,结合高精度船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)信息自动校准进行误差补偿,实现浮空雷达高精度探测。工程实测数据分析表明,该方法取得了较好的效果。     

基于探地雷达的粮仓探测技术研究

针对粮仓的特殊应用环境,从雷达探测品质因子出发,根据粮仓仓底散射截面特性,结合粮食介质的衰减因子,推导出雷达最大探测深度计算公式,并对影响探测深度的因素进行了仿真分析.依据本文的计算方法选取合适的雷达系统和发射频率进行了探仓实验,准确地探测了储粮深度.     

青海大通地区一次罕见的大到暴雨过程分析

2013年8月21日,青海西宁大通县桥头镇出现了创历史极值的大暴雨天气过程,此次暴雨的降水空间集中,降水量大,实为罕见.利用常规天气图实况资料、NCEP分析场资料、多普勒雷达探测资料进行分析,结果表明:(1)副热带高压稳定维持,引导西南暖湿气流北上,新疆脊前下滑的短波槽携带冷空气南下,冷暖空气在青海东北部交绥,为大通特大暴雨提供了有利的环流条件.(2)暴雨发生过程中有强盛的水汽输送和水汽通量输送;暴雨区水汽的辐合以及暴雨发生前大气热力不稳定为暴雨的发生提供了条件.(3)对流云团在东移南压过程中依次经过大通县城,表现为列车效应,并对应此次最大小时降雨量.径向速度场在大通地区存在着风场辐合,这种形式对本次强降水的持续提供了有利的动力条件;VIL数值的大小很好的反映了降水强度,VIL的大小、影响范围和移动方向对应降水强度、发展及消亡;雷达降水量图对本次强降水过程的降水量及落区有一定指示意义.     

一次苏皖龙卷的多普勒雷达分析及其成因探讨

基于多普勒天气雷达、NCEP再分析资料等资料,分析了基本反射率因子等雷达产品,从天气形势、热力动力条件、急流耦合等方面研究了本次龙卷的成因.结果表明:①最强回波强度达到55～60 dB2,而龙卷发生期间降水不大,基本速度图上出现正负速度对,表现出非常典型的龙卷特征;②龙卷涡旋特征(TVS)较为明显.其出现时间与实际龙卷时间大致相同,而且TVS所反映的龙卷路径与实际路径的方向、长度基本相当;③龙卷发生在梅雨的天气形势下.是由高空前倾槽所引发的.不稳定指标说明龙卷发生前大气处在很不稳定的状态;④在龙卷发生前后.温度平流等值线为鞍形场结构:⑤龙卷发生前低层暧平流明显,200 hPa以上层为冷平流;伴随着最大反射率因子的升高、中气旋质心高度的猛烈抬升和中气旋底高的增加;存在高低空急流的耦合现象.     

雷达估测降雨与水文模型的耦合在洪水预报中的应用

尝试将雷达降雨数据作为水文模型的输入用于洪水预报中．流域面上的降雨分布是不均匀的．比较雨量计和雷达两种方式估测的降雨场分布,后者更接近于实际情况．从流域地形分布来看也证实了这一点．从实时洪水预报的角度出发,选择进行校准雷达降雨的雨量站个数与水情部门采用的报汛站的个数接近．由于雷达估测的降雨数据为分布式的降雨数据,需要采用分布式的水文模型．结合淮河史灌河流域蒋家集站进行洪水预报,预报结果表明,雷达测雨在洪水预报中具有广泛的应用前景.     

双基地雷达合成风场仿真与莫兰蒂台风的风场试验

双(多)基地多普勒天气雷达适于构建局域探测网,对于需进行气象保障的局部区域的对流性降水探测尤为重要。利用双(多)基地多普勒雷达网监测其强降水以及风场结构,通过风场反演了解其风场结构,能够更好地认识中小尺度天气的演变机理,改进短临预报。研究了双基地雷达的合成风场反演方法,通过仿真试验,可获得大气的辐合辐散、旋转以及上升或下沉等三维风场特征。借助福建厦门和泉州的两部多普勒天气雷达的实测资料,构成仿真的双基地雷达探测,分析了"莫兰蒂"台风的降水强度与径向风场回波特征,并反演了二维和三维的合成风场。结果表明,双基地雷达的合成风场方法,可以有效地反演台风的二维和三维风场,为监测台风的精细结构和演变提供了丰富信息。     

驻马店2012年盛夏期间一次区域暴雨的成因分析

2012年8月20—21日驻马店市出现了一次区域暴雨,局部大暴雨天气过程.这次降水过程的特点是降水范围广、短时间强度大.从天气图、数值预报产品、稳定度、雷达产品等方面对这次降水过程进行成因分析,从而得出了对大暴雨预报的一些有意义的结论:暴雨的产生前要有强烈的垂直上升运动;深厚的湿云层为这次暴雨过程提供了充足的水汽条件;地面弱冷空气所致低层的偏东到东北急流为这次降水的持续提供了有利的条件.低层形成了较强的垂直切变,增强了辐合上升运动,为这次强降水提供了触发机制.新一代天气雷达监测资料分析表明,强降水天气的基本反射率强度≥45 d Bz的高度一般集中在较低的层次;暴雨要维持较长的降水时间需要一系列降水回波或多单体风暴中的不同单体连续不断经过同一个地方,或者不同移向的降水回波交叉经过同一地方,形成降水的汇集地.     

基于雷达测雨的实时洪水预报模型

实时洪水预报系统通常会伴随系统误差,即模型误差和观测误差．为了减小系统误差,本次研究尝试将雷达测雨技术、BP神经网络技术引入流域洪水预报中,并建立基于分布式水文模型的洪水预报模型．将该实时预报模型应用于史灌河流域．从预报的结果来看,该实时预报模型很好地解决了雷达遥感数据与水文模型的耦合,为在流域洪水预报中采用雷达测雨提供了先行的研究基础．     

杭州湾交通沿线雷达非气象回波的特征和滤除

近年来,随着杭州湾大桥、嘉兴沿岸的高速公路和上海洋山港大桥等交通干线的建成和通车,宁波、舟山和上海雷达探测到一种非气象回波,该杂波出现在大桥和高速公路的位置附近。分析发现该杂波与地物杂波类似又有所不同。类似之处在于地理位置相对固定,回波强度在最低层表现明显,随雷达仰角的抬升迅速减弱。不同之处为回波强度在时间和空间上有一定程度的变化,径向速度和谱宽也与通常的地物杂波特征有所不同。此外,杂波范围与低层风向、大气稳定度等气象条件关系较大,反映出气象条件对低层大气折射率的影响。统计2014年1~12月宁波雷达显示,该类杂波白天比夜间强,表明杂波与机动车流量存在一定的对应关系。针对此类杂波的特点,设计了考虑回波水平、垂直平滑度,基于动态阈值区分非气象回波的滤除方法。试验评估显示,该方法对于晴空、对流、层云和暖雨4类天气背景下的此类非气象回波都能进行较好的识别并正确地滤除。     

基于高分辨距离像的UWB雷达信号设计

根据目标冲激响应设计相应的雷达信号,可使回波能量最大化,从而提高检测性能.本文针对目标检测的超宽带雷达信号设计发射-接收联合优化的问题,提出基于相位编码的超宽带雷达波形优化方法.该方法充分发挥了雷达发射机的发射能力,即对于固定的发射机来说,以发射更大的能量来得到更大的输出信干噪比.首先针对目标高分辨率距离像的多相编码超宽带雷达信号设计,建立了信号设计优化计算的目标函数,提出了一种恒模共轭梯度(CM-CG)算法实现优化计算.最后仿真结果表明,该方法设计得到的多相编码雷达信号性能很好地逼近最优发射波形,该方法具有收敛速度快、运算量小的特点. 号,可使回波能量最大化,从而提高检测性能.本文针对目标检测的超宽带雷达信号设计发射一接收联合优化的问题,提出基于相位编码的超宽带雷达波形优化方法.该方法充分发挥了雷达发射机的发射能力,即对于固定的发射机来说,以发射更大的能量来得到更大的输出信干噪比.首先针对目标高分辨率距离像的多相编码超宽带雷达信号设计,建立了信号设计优化计算的目标函数,提出了一种恒模共轭梯度(CM-CG)算法实现优化计算.最后仿真结果表明,该方法设计得到的多相编码雷达信号性能很好地逼近最优发射波形,该方法具 收敛速度快、运算     

单Doppler雷达IVAP风场反演试验

单Doppler雷达风场反演技术对于扩大Doppler雷达在中尺度气象监测和预报中的应用范围具有重要的作用。通过采用"给定方位角内风场均匀假定"提出积分速度—方位处理技术IVAP(Integrating Velocity-azimuth Processing),克服了VAP技术在单多普勒雷达风场反演中对Doppler速度小尺度脉动过分敏感的缺点,及VAD(Velocity-azimuth Display,速度-方位显示)技术只能反演平均风矢量问题。利用2001-08-05上海特大暴雨时虹桥机场Doppler雷达速度资料进行中尺度风场反演试验。对均匀风方位角区间分别取9?,18?,45?和90?的反演结果的比较表明,采用较小的方位角区间可以反演出与这次暴雨有关的气旋式环流和中尺度辐合线。利用地面站实测风记录及风廓线数据对IVAP反演风的质量进行了评估。结果表明,反演风的风向和地面实测风的风向有很好的相关性,反演方位角区间越大,相关性越好。与20个时次同高度上风廓线仪探测的风速数据的对比表明,IVAP技术反演出的风速和它们也有很好的相关性,两者u、v分量均方误差在2m/s左右。由于IVAP技术风场反演无需事先对Doppler雷达原始的速度资料进行人为的滤波或平滑处理,所以具有较强的客观性,便于在气象雷达预报业务中应用。     

L波段雷达资料在保山市强降水预报中的应用

为加强基层短时强降水预报能力,结合前人研究,利用20082009年腾冲L波段雷达探测资料和保山市昼(夜)降水数据,统计分析了该市昼(夜)出现强降水时当日(前一日)沙氏指数、抬升指数、不同高度层的温度露点差情况.结果表明,保山市强降水与沙氏指数、温度露点差呈显著负相关,与抬升指数值呈显著正相关.采用相关性和显著性假设检验确定了6项强降水预报因子和它们各自对应预报值域后,将6种预报因子自由组合成8种预报判据.经预报质量检验从8种组合中挑选出了保山市昼(夜)间出现强降水的预报判据.以20102014年保山市强降水实况进行预报能力检验,该方法对夜雨和昼雨强降水的预报准确率分别为56.00%和60.00%,具有一定参考使用价值.