一种脉内相位编码脉间步进频雷达信号的研究

提出了脉内相位编码脉间频率步进(phase coded stepped frequency,PCSF)雷达信号,这是对一般脉冲线性频率步进(stepped frequency,SF)信号的改进.它将SF信号的矩形子脉冲替换为相位编码子脉冲串,通过脉内相位和脉间频率两次调制,获得了更大的频率步进量.PCSF雷达信号在系统有效工作带宽一定的情况下可以减少脉冲串数目,提高目标数据率及降低多普勒敏感度,并且经过两级压缩处理还可以获得两级分辨率.由分析PCSF信号的性能和处理方法,给出了计算机仿真结果.     

基于码形捷变的相位编码信号旁瓣抑制

为了解决相位编码雷达信号旁瓣高的问题,提出在各个脉冲重复周期发射随机捷变的相位调制码形. 在对各脉冲的回波做匹配滤波后,按距离单元做离散傅里叶变换(DFT),将DFT的输出投影在雷达视线上;同时建立了码形随机捷变的使用准则. 理论分析和外场实验表明,码形捷变方法适用于各种二相编码和多相编码信号,具有良好的旁瓣抑制性能,可提高对小目标的检测能力,并且在回波存在严重遮挡时也能保持较好的旁瓣抑制效果.     

分时波束空间MIMO天波雷达发射ADBF方法

为简化基于MIMO(多输入多输出)技术的天波雷达扩展多普勒杂波抑制方法,分析了时间叉排线性调频连续波MIMO天波雷达与慢时间相位编码MIMO天波雷达之间的关系,提出一种分时波束空间MIMO天波雷达模型,并给出了相应的TADBF方法.该TADBF方法在分时波束空间实现,可有效抑制扩展多普勒杂波;简化了发射信号分集,在大型阵列降维处理情况下,只在各脉冲重复周期控制波束指向,无须对子阵或者波束进行相位编码,便于工程实现.仿真验证了该方法的有效性.     

双随机相位编码光学加密系统的安全性分析

阐述了双随机相位编码技术以及常见的攻击方式,分析了双随机相位编码光学加密系统的安全性。结果表明,双随机相位编码光学加密系统能很好地抵抗暴力攻击,但在已知明文攻击、选择明文攻击、唯密文攻击下可以获得加密系统的密钥,存在巨大的安全隐患。     

基于RV模糊函数的双基地相位编码信号设计

针对双基地雷达的距离速度(RV)模糊函数形状和分辨能力随目标位置变化的问题,提出了一种基于RV模糊函数的双基地相位编码信号设计方法。分析了双基地雷达的几何结构和模糊函数,推导了双基地相位编码雷达信号的RV模糊函数、距离分辨力和速度分辨力,在根据目标位置确定相位编码的码元宽度和个数的基础上,通过模拟退火优化算法实现了相位编码的优化,优化后的信号在保持所需距离速度分辨力的同时使相关输出的积分旁瓣电平最小化。仿真结果表明,该方法有效地提高了双基地雷达信号的探测性能。     

清远连州CINRAD/SA-D型业务试验双偏振天气雷达技术评估

以北京敏视达雷达有限公司生产的国内首部S波段业务试验双偏振雷达（清远连州CINRAD/SA-D型）为研究对象,从硬件升级、在线/离线标定方法、信号处理及软件技术等方面与美国WSR-88D双偏振天气雷达进行比对分析,重点对采用机内信号源法的长期标定结果和小雨数据全链路标定结果进行统计分析.研究结果表明:机内长期标定情况下,差分反射率因子ZDR和差分传播相位φDP的统计方差分别为0.205 3 dB和1.135 8°;通过关键参数筛选出的业务观测小雨数据,ZDR的标准差值控制在了0.5 dB以内,这些结果与美国天气雷达标定指标相当.      

雷达信号模糊函数的计算程序

本文给出一个计算雷达信号模糊函数的通用程序,可用于以矩形包络子脉冲为单元信号、并对它进行多重周期重复与多种调制的复杂信号。其适用范围很广,如单个矩形脉冲或多个相干脉冲串、脉冲持续期内的线性调频、相邻矩形脉冲的相位和频率编码、脉间频移和周期参差以及复数振幅加权等常用信号皆包括在内。并适用于脉冲和连续波及不同目标照射时间等多种情况。     

EBPSK编码调制的二次监视雷达测速性能分析

为了解决二次监视雷达(SSR)接收到目标应答信号时受到异步干扰的问题,在SSR对目标的应答信号的脉冲宽度内,引入扩展二元相移键控(EBPSK)对载波进行相位编码调制.理论分析了SSR系统中速度与频偏的关系,通过研究EBPSK相位调制脉冲的波形特点,提出了将EBPSK相位编码脉冲信号作为SSR系统应答信号的方案,从而有效利用异步干扰提升双基站SSR系统的目标测速精度.理论分析与仿真实验结果表明,在目标测速精度方面,EBPSK相位编码的双基站SSR系统明显优于EBPSK相位编码以及纯正弦调制脉冲的单基站SSR系统.因此,验证了EBPSK相位编码脉冲信号在双基站雷达系统中的有效性和可行性.     

双发双收双偏振天气雷达信噪比改善方法研究

针对双偏振天气雷达在同时发射同时接收体制下,存在信噪比损失3 d B的现象,分析了信噪比损失对雷达回波产品显示的影响,并详细介绍了一种在信号处理器中对水平和垂直通道内的I/Q回波信号进行相干叠加,改善雷达回波信噪比的方法。理论分析和计算表明,该方法可以提高雷达信噪比2~3 d B;观测结果证实,该方法可以增强双偏振天气雷达对弱信号的探测能力。     

基于相控阵雷达的区域站雨量质控方法研究

为提高站点雨量数据的准确性,提出了一种基于相控阵雷达的区域自动站雨量质量控制方法,结合区域自动站和X波段双偏振相控阵雷达对雨量数据的精准质控来提高设备的维护效率,降低疑误数据对预报人员的干扰。在对厦门市一次天气过程的实验分析得出,该模型能够及时对疑误站点进行识别,有效改善了区域站降水数据的观测质量。     

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。     

频率步进信号宽带模糊函数及其应用

为了有效解决基于窄带回波模型的窄带模糊函数已无法有效分析运动目标回波信号处理中的问题这一矛盾,在宽带回波模型的基础上提出了频率步进信号宽带模糊函数,分析了宽带模糊函数的性质,证明了窄带模糊函数只是宽带模糊函数在低速情况下的近似.基于宽带模糊函数匹配点的特性,提出了基于匹配点幅值的目标检测方法.仿真结果验证了该方法的有效性.     

PRC_CW 雷达地杂波分布特性模型分析

针对伪码调相连续波（ＰＲＣ－ＣＷ）雷达的特殊性,指出在低俯视角情形时雷达回波信号存在展宽现象,提出了对码元回波幅度进行空间矢量叠加以得到ＰＲＣ－ＣＷ雷达回波信号的方法．通过理论分析,指出ＰＲＣ－ＣＷ雷达的概率密度分布趋近于瑞利分布,并用计算机模拟的方法进行了验证．     

基于IBP的天气雷达超分辨率重建算法

雷达基数据分辨率不够会导致灾害性天气系统预报、跟踪的准确率低.为了提高基数据的分辨率,将迭代反投影算法应用于雷达回波超分辨率重建中,并对算法进行了改进.该方法基于对天气雷达回波使用滑动窗的重建模型,并引入时间相关性约束,由低分辨率回波重建出高分辨率回波.基于天气雷达提供的实例反射率回波,给出其超分辨率重建后的结果,并对其重建效果进行估计和比较.实验表明该方法在定量估计和视觉评价上都具有良好的高分辨率重建效果.     

对河南省安阳市一次强对流天气的多普勒雷达资料的分析

利用濮阳雷达站的新一代多普勒雷达产品,结合高空和地面观测资料,分析了2013年8月11日傍晚出现在豫北地区(安阳)的一次强对流天气过程.结果表明:这次天气以是灾害性大风为主,伴随有雷电和短时强降水,局地还有冰雹出现的强对流天气;此次强对流的主要影响系统有副热带高压、500 hPa低槽、中低层切变线和地面冷锋,低层垂直风切变和较强的层结不稳定有利于弓形回波的产生;反射率因子图显示系统为一个典型的弓形回波带,顶部回波最强,同径向速度图均表现出明显的"V"型缺口;雷达资料分析表明,中尺度涡旋(M)、垂直液态水含量(VIL)和回波顶高度值(ET)对雷雨、冰雹和地面破坏性大风等强对流天气有很好的指示作用.     

晴空湍流在强天气过程临近预报中的应用研究

为研究强对流天气发生前的先兆信息,利用多普勒天气雷达的径向风场与谱宽数据对大气的湍能耗散率进行了反演。通过对2009年6月3日南京一次强雷暴过程和2009年6月14日南京一次飑线过程的研究发现,天气过程发生前湍能耗散率随时间的变化,可以用来判断湍流运动的剧烈程度。强对流天气发生前往往会有晴空回波的出现;并且湍流运动较正常情况下剧烈。反演得到的边界层湍能耗散率可以用来识别较强的湍流运动。通过两次典型的强天气过程的对比分析还发现,湍流在降水过程发生前2~3 h,会有趋势变化的拐点出现;并且是一个持续的加强阶段。当趋势特征出现后,且湍能耗散率最大量级达到3 000 cm2·s-3以上时,可认为即将有强对流的天气过程出现。根据湍能耗散率的变化可以获得强对流天气出现的先兆信息,这对提高强对流天气的预报水平具有重要意义。     

数字化天气雷达组网拼图算法

数字化天气雷达组网拼图系统的建设是气象观测业务发展的趋势和重点。针对不同波长的常规数字化天气雷达和多普勒天气雷达拼图存在的问题，在系统介绍数字化天气雷达组网拼图的基本原理和具体算法的基础上，采取了dBZ转换和衰减订正等技术措施，较好地解决了多部天气雷达观测回波的可比性，代表性等问题，得到了较好的拼图结果。业务实验表明，通过采用给定的拼图算法，组建由多部不同波长天气雷达组成的天气雷达网是可行的。     

广东一次超级单体龙卷的多普勒天气雷达特征分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料和广州多普勒天气雷达资料,对2011年5月7日发生在广东省佛山市的一次龙卷天气过程进行了分析。结果表明:此次龙卷产生于有利的天气形势下,环境场具有较大的大气不稳定度、充沛的水汽条件、强的垂直风切变以及低的抬升凝结高度。多个风暴单体的合并使对流强度得到增强并诱发了龙卷。反射率因子回波形态具有经典超级单体结构,钩状回波明显,反射率因子剖面存在有界弱回波区。钩状回波处产生了中气旋且维持了三个体扫,中气旋强度较强并逐渐向低层发展。龙卷发生前10 min出现了龙卷涡旋特征,表现为0.5°(距地面约500 m)径向速度图上沿方位角方向两个紧挨着的像素之间的强烈速度切变,说明此时漏斗云已从超级单体母云内向下伸展。综合分析各种雷达产品,可获得10 min左右的预警时间。     

基于GIS的内蒙古中部地区多源雷达回波拼图

 为了做到内蒙古中部地区天气的实时监测,研究了该地区新一代天气雷达基本反射率产品和713雷达平显回波等多源雷达回波数据的拼合方法。首先阐述了两类回波数据的存储结构和格式,然后设计了两类径向数据向二维矩阵数据转换的算法,研究了该类数据转为栅格类型存储的直角坐标绘制模式,并采用ArcGIS Engine二次开发组件进行了实现。最后基于GIS技术研究了两种回波图像进行区域拼图的方法,并设计了回波图像拼合平台,其能够根据用户的选择条件实时对该地区4部雷达的回波图像进行拼合。在包头市气象局的测试应用表明,该平台可实现内蒙古中部地区天气的实时监测,同时为气象预报员制作气象预警预报提供辅助决策。