基于地学研究的CINRAD/CB雷达回波显示与提取

为准确显示天气雷达指定回波强度的回波区域,基于CINRAD/CB新一代天气雷达(简称CB雷达)的基数据,从地学角度提出一种CB雷达反射率因子回波的可视化方法,即将雷达基数据中的反射率因子数据采用地学中栅格数据格式进行显示。然后生成反射率因子图,结合风暴单体识别与跟踪算法(SCIT)中对风暴单体的识别模式,提出能够提取指定回波强度的雷达回波区域的方法。通过鄂尔多斯气象雷达站的CB雷达基数据提出方法并进行了验证。实验结果表明,提出的反射率因子图可视化方法可以显示雷达的反射率因子特征,针对反射率因子图提出的回波区域提取方法能够提取指定强度的回波区域。     

关于Z=αRβ方程参数的确定原则与适应性分析

雷达对暴雨或连续暴雨降水率的估算是关系到区域或流域防洪防涝的主要问题。通过对气象雷达方程、回波涨落机理与降水分布不均性的分析，提出结合天气系统、区域或流域的气候特征对其参数进行修改，并试图用雷达的回波增益指标(dB)与集雨面指标站的降水实况，分别建立若干个雷达测雨算式——Z=αR^β，以适应特定区域的降水率估算。     

东北较高纬度地区夏季闪电与雷暴相关参数的关系研究

利用VLF/LF闪电定位系统数据,并结合多普勒雷达以及卫星云图资料,对2009~2010年较高纬度东北地区夏季的闪电与雷暴相关参数的关系进行了研究.结果表明:闪电多发生在雷达回波强度大于40dBz的区域,雷暴发生闪电时其30dBz雷达回波最大高度大于6km;在雷暴的演变过程中,闪电的峰值时间略滞后于30dBz雷达回波最大高度的峰值;闪电频数和30dBz雷达回波最大高度存在指数增长关系;闪电主要发生在云顶红外温度在210~240K的区域,在消散阶段,雷暴云云顶高度降低、红外温度较高.     

基于X波段雷达回波图像相关性分析的 浅海水深数值模拟与反演研究

根据描述有限水深的TMA海浪谱模型,对X波段雷达浅海区域海面回波进行了数值模拟;TMA海浪谱模型是深水JONSWAP谱的扩展,它能反映水深变化对海浪的影响。对利用X波段雷达回波图像相关性分析来反演浅海水深方法的适用条件以及性能进行了分析;该方法利用雷达对海杂波成像,结合回波图像之间理论与实际相关性之间差值累计量的最小值与水深的对应关系,可以得到雷达探测区域的水深信息。数值模拟以及水深反演结果表明:图像相关性方法在水深小于25 m时有较好的水深估算能力;但当水深大于25 m时,此方法会失去其水深反演能力。通过对模拟的图像进行水深提取,有效的验证了谱模型的准确性以及相关性方法的适用范围,为后续X波段雷达水深研究提供了很好的依据。     

一种高实时性电磁波绕射仿真模型及其应用

电磁波传输中遇到障碍物将在其后形成阴影区,在实时雷达模拟中需要计算阴影区以形成逼真的雷达回波图象。基于电磁波绕射理论建立的数学模型可用于简化遮挡阴影区的计算,适当的简化可大大降低仿真计算的复杂度,保证精度的同时提高了模拟的实时性。     

秦微1,2,张其林1,2,赖悦1,2,姜苏1,2,陈媛1,2,苏建峰1,2

为了更好的利用闪电资料和雷达回波资料来对雷电进行临近预警,本文以深圳地区2012年4月一次强飑线过程为例,分析该次过程中的闪电活动与雷达回波特征,发现地闪分布与雷达回波强度之间表现出很好的对应关系。因此,本文采用TITAN(Thunderstorm Identification, Tracking, Analysis, and Nowcasting)算法对这次强风暴过程中40dBZ以上的强回波区进行识别、跟踪和外推,并与闪电高密度区域的识别、跟踪和外推结果进行对比分析。结果表明：TITAN算法识别效果理想,且识别结果与单体的发展旺盛程度有关;另外,雷达强回波区和闪电高密度区的外推精度与外推开始时刻、外推时间的长短有关;利用闪电高密度区进行外推时,外推的质心误差小于雷达强回波区的外推质心误差。     

雷达高度表回波信号采集器中的回波捕捉

针对提高雷达回波信号捕获率的要求，对雷达高度表视频回波信号高速采集系统提出了改进方案。对采集系统在实际工作中可能会受到的持续强干扰的情形，通过动态调整门限的方法实现捕捉中的恒虚警概率，并根据回波自身的特点提出多帧近似的模糊处理方法，从而提高了捕获率。     

一种新的多普勒天气雷达回波数据无损压缩

为了解决多普勒天气雷达回波数据传输的实时性以及数据存储的有效性问题,提出了一种基于阶梯量化的多普勒天气雷达回波数据无损压缩新算法。针对天气雷达回波数据的特点,首先对天气雷达回波数据进行预处理,即将雷达回波数据进行格式转换;其次提出了一种阶梯量化方法,并采用MED预测进一步去除数据中的相关性;最后对量化和预测后的回波数据采用LZW编码以实现无损压缩。实验结果表明,新方法较其他方法大幅提高了回波数据的无损压缩倍数,可实现对多普勒天气雷达回波数据的有效压缩。     

扩频雷达探测一阶海洋回波

利用扩频通信良好的抗干扰性和低功率谱密度下工作的特点，本把扩频技术引入高频海洋探测雷达来探测海洋一阶回波，研究结果表明，该技术对回波质量无不良影响，同时可降低雷达发射功率，增加雷达探测距离。     

雷达高度表回波捕获技术研究

为了对雷达高度表回波信号进行采集以确定回波前沿形状与地貌的关系，建立雷达高度表的测高模型，从而提高其测高精度，需要对回波信号进行准确定位，根据雷达高度表的工作原理及工作条件，特别是回波与杂波共存的条件，给出了一种回波的捕获算法及其实现电路，并进行了性能分析。     

福州地区X波段相控阵雷达与S波段机械雷达回波数据对比分析

为验证福州地区X波段相控阵雷达系统和雷达回波数据的可靠性,检验其探测性能,以2022年4月27日福州地区强降水过程为例,利用直接对比法分析了X波段相控阵雷达与S波段机械雷达回波数据。结果表明,X波段相控阵雷达回波反射率清晰细腻,雷达回波的结构分布较为均匀,可以观测更加细微的回波特征,空间分辨率明显高于S波段机械雷达,更有利于突发强对流致灾天气系统的预警预报。在强降水天气过程中,小时累计降雨量预测S波段机械雷达算法占优势,定量降水估计产品X波段相控阵雷达算法占优势。     

多普勒天气雷达对雾的探测能力研究

根据2006年江苏省气象局多普勒天气雷达探测到的雾天回波资料,利用雷达二次产品平台处理获得的强度、速度、谱宽等产品,分析雾的回波基本特征以及雷达性能参数对探测雾回波的影响,研究天气雷达对雾的探测能力,为天气雷达对雾的探测提供了新信息.     

宽带下视雷达信号模拟器的研制

分析了宽带下视雷达目标回波的特点及散射中心截面积的确定方法，地杂波回波的特点及其概率密度函数，功率谱函数，提出了一种通用的雷达信号模拟器模型，采用ＰＣ机ＤＭＡ控制方式实现了一个宽带下视雷达信号模拟器。解决了硬件设计和软件算法中的关键技术问题，并获得了良好的性能指标。     

STMAS中雷达反射率数据三维变分同化方案

介绍了在时空多尺度分析系统(STMAS)中以雨水含量作为控制变量,利用Z-qr关系,实现对区域中多部雷达回波强度资料三维变分同化方案,和水汽惩罚项模块方案。方案避免了利用Z-qr关系直接以回波强度或雨水混合比为控制变量会造成一阶导数不连续的问题。实例分析同化后初始场表明,从同化后的雨水混合比反算出来的回波强度与观测结果保持了较好的一致性。以2009年8月的MORAKOT台风个例为例,设计实验来分析本文提出的雷达回波强度资料同化和水汽惩罚项方案效果。结果表明:雷达回波强度资料的同化方案(STMAS方案),提高了降水位置和强度预报的准确性; 加入惩罚项和对雷达回波强度资料的同化模块后(HYDRO方案),削弱了水汽影响并加强了其他物理量的变化,相对STMAS方案,台风总降水增强了,但在强降水区域的降水强度减弱; 相对控制试验,2种方案均改善了降水位置和强度的预报。     

成都双流机场一次多雷暴天气的雷达回波分析

成都双流机场在2000年7－8月有35天内出现23次雷暴，经过天气形势的分析，发现该次多雷暴天气中局地性势雷暴和系统性雷暴各占一半左右。通过对这两类雷暴的雷达回波的特征进行了比较分析，得出热雷暴和系统性雷暴在回波参数、时空分布、初生源地、移动路径以及演变过程都存在明显的差异。系统性雷暴在雷达回波上表现为形成与移动是有组织的、有系统的多单体的集合，各个单体的生消过程构成了雷暴的生命史，因而系统性雷暴的生命时间大大超过了对流单体的生命时间。在消散单体的下沉冷空气外流和前方低空暖湿气流汇合作用下，新单体得以生成与发展，雷暴的发展与维持主要是通过这种机制。     

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。     

提高雷达高度表测高精度的方法研究

讨论了雷达高度表脉冲回波受地形，地貌，植被及雷达本身参数（波束，发射功率，频率，天线及指向误差角ζ）影响的问题，给出了一种在飞行实验中运用高速Ａ／Ｄ直接测量雷达高度表回波波形数据，通过对飞行试验数据积累，分析，处理及计算机仿真，获得了高度表测高修正模型的方法。     

使用三维场景绘制技术模拟雷达图像

针对航海雷达回波图像模拟特点,提出一种使用三维场景绘制技术的实时模拟方法。通过在雷达天线处设置一个虚拟相机,建立视坐标系,根据雷达参数设置视见体,将光源也设置在雷达天线处。绘制当前场景,读取场景颜色缓存和深度缓存中的数据,将其转换成雷达回波数据。随着虚拟相机的旋转,实时模拟雷达的回波图像。仿真结果表明,该方法能够在3s内实时模拟具有105个三角形场景的雷达回波图像,且回波图像质量较现有雷达模拟器有显著提高。     

PRC_CW雷达地杂波空间相关特性仿真分析

在分析典型地物杂波的空间分布特性的基础上,针对ＰＲＣ＿ＣＷ（伪码调相连续波）雷达的特性,即雷达在低俯视角情形时地面回波信号展宽,利用对码元回波复信号进行空间矢量叠加以得到ＰＲＣ＿ＣＷ雷达实际接收的回波信号。通过计算机模拟得到伪码调相连续波雷达回波信号后,对其空间相关特性进行了分析。     

针对高频地波雷达的海上风电场遮蔽效应分析

提出一种评估海上风车阵列对高频地波雷达目标探测影响的方法.首先,通过雷达方程证明目标散射截面积(RCS)为雷达接收目标回波功率与衰减因子的乘积,由衰减因子对布拉格回波功率和目标回波功率影响的一致性,利用统计的布拉格功率的距离曲线补偿目标回波功率.然后,通过比较目标船只在经过风电场遮挡区和非遮挡区的散射截面积变化,分析风电场的遮蔽效应.对桂山实验的15条船只分析结果发现:船只的回波功率在通过风电场时有明显变化;风车遮挡区域与非遮挡区相比,目标散射截面积减小7 dB.提出的评估方法为沿海高频地波雷达建站提供了理论依据.