基于X波段雷达图像估计有效波高的改进方法

本文在利用经验正交函数(EOF)恢复有效波高(SWH)的基础上,克服EOF分析在模态分解时的缺陷,提出旋转经验正交函数(REOF)方法恢复波高.借鉴SWH与雷达回波强度信噪比的平方根成线性的关系,建立了SWH和REOF分析得到的主成分的Shannon熵之间的线性关系.根据渤海湾X波段雷达图像时间序列,利用REOF分析获取了SWH.浮标采集的SWH与该改进算法获取的SWH之间的相关系数为0.86,优于浮标和EOF分析恢复的SWH之间的相关系数0.82.实验结果表明,本文中提出的算法可以有效的提取SWH,且比EOF分析提取SWH的效果更好.     

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。     

基于SCIT算法的X波段天气雷达冰雹预警研究

基于SCIT冰雹识别与跟踪预警算法,是在分析冰雹云雷达反射率特征和雷达回波参量演变识别基础上,针对X波段全固态多普勒天气雷达的冰雹识别预警效果进行仿真研究.通过X波段天气雷达数据样本实例分析,研究对冰雹概率POH、强冰雹概率POSH和预期最大冰雹尺寸MEHS参数冰雹形成条件的智能识别判断,得到X波段天气雷达雹体序列号、...     

超高频雷达系统海面风向反演试验研究

将超高频雷达用于海面风向反演,基于正负一阶峰比值与风向的半经验关系提取风向,采用数字波束形成进行方位信息提取,并利用最小二乘多波束法解决风向模糊问题,雷达反演结果与浮标数据相关系数为0.85,均方根误差为25°,在小风速下,超高频雷达风向提取结果与浮标相关系数达0.9,误差为26°.试验结果表明利用超高频雷达监测海面风向具有可行性和有效性.     

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。     

基于波数能量谱的海面风向反演算法

为提高应用X波段导航雷达反演海面风向的适用性和精度,针对现有局部梯度法反演海面风向存在无法自动寻找到合适的缩减图像分辨率,导致风向反演结果不稳定的问题,提出基于波数能量谱的海面风向反演算法.首先,应用风场成像特征,将包含风条纹的海面静态特征提取出来;其次,应用二维离散傅里叶变换获得海面静态特征的能量谱;最后,利用风条纹尺度特性,构建波数能量谱带通滤波器,将风条纹能量谱提取出来,从而得到海面风向.通过实验将本文算法、局部梯度法与风向标实测数据比较分析,表明本文算法反演适用性达到99%,反演精度提高了58.97%.     

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。     

高频地波雷达提取海面散射特性的高分辨算法

基于波束定向理论,提出了提取高频地波雷达遥海海面散射特性的一种高分辨细分算法,与ＭＵＳＩＣ算法相比,该算法数据处理的结果不仅含有海流的信息,还含有海浪的信息,中给出了计算机模拟结果,并针对雷达的工作体制,说明了具体工程的实施方法。     

从高频雷达海面回波多普勒谱提取风场信息

用Ｈｏｗｅｌｌ法从二阶海面回波多普勒谱反演出有效浪高及浪高谱峰频率后,根据ＳＭＢ算法或ＪＯＮＳＷＡＰ算法计算风速,同时采用雷达多波束采样法由一阶回波多普勒谱确定唯一合理的风向,从而得到完整的活面风场信息。并利用该方法对模拟的海面回波多普勒谱进行反演实验,结果表明该方法是正确可行的,且ＳＭＢ算法优地ＪＯＮＳＷＡＰ算法。     

A parametric method of retrieving ocean wave spectra from synthetic aperture radar images

A parametric method that extracts the ocean wave directional spectra from synthetic aperture radar (SAR) image is presented. The 180° ambiguity of SAR image and the loss of information beyond the azimuthal cutoff can be overcome with this method. The ocean wave spectra can be obtained from SAR image directly by using iteration inversion mapping method with forward nonlinear mapping. Some numerical experiments have been made by using ERS-1 satellite SAR imagette data. The ocean wave direction retrieved from SAR imagette data is in agreement with the wind direction from the scatterometer data.     

Extraction of Sea-state parameters with an X-band radar

Ocean wave spectrum and surface currents can be determined from a series of spatial wave images recorded by an X-band marine radar. In the absence of a surface current, the three-dimensional spectral energy found by using the series of images will be confined to a trajectory defined by the still water dispersion relationship. The presence of a surface current will make the three-dimensional spectral energy show a corresponding Doppler shill which may determine the current using the least squares method and obtain the directional wave spectrum. On the basis of conventional wave spectrum and directional function, the paper emulates a series of X-band radar images considering shadowing modulation and simulates numerically the threedimensional image spectrum both with and without a surface current, calculates the current velocity by virtue of the Doppler shift, and obtains the two-dimensional image spectrum. Finally the paper analyzes measured wave level elevation-a function of time t to obtain one-dimensional image spectrum, and the data comes from an X-band radar in McMaster University.     

风传感器风向编码器的改进

测风传感器测量风向的主要部件是一种利用格雷码编码的编码器，在已有编码器结构的基础上，通过对发光管和光敏管及码道的重新排列，重新设计转动部件，改进了风向编码器的结构，使新型风传感器的机体体积更小、重量更轻，结构简化。     

一次飑线过程的双多普勒雷达风场反演分析

为揭示飑线发生过程中内部中尺度风场的演变特征,利用江苏连云港和盐城的多普勒雷达资料,采用双多普勒雷达风场反演技术,对2012年5月16日江苏中北部的一次弱弓形飑线过程进行了综合分析。结果表明:飑线后方入流最早出现在系统后部的层状区中,在飑线中段的中尺度涡旋对和地面冷池的共同作用下,后方入流向前延伸并穿过对流区下沉到达地面;飑线后方入流把云外干冷环境空气带到系统内,加剧降水粒子的蒸发冷却过程,促使地面冷池及其外流的加强;后方入流与地面冷池外流的耦合是地面大风生成的主要原因。     

X波段FMCW导航雷达射频前端设计与实现

针对基于锁相环技术的雷达射频前端无法快速变频,以及传统雷达采用多次倍频、混频带来较大杂散的问题,提出一种将直接数字频率合成(direct digital synthesizer, DDS)技术、上变频技术和倍频技术相结合的射频收发前端设计方案。该设计方案中DDS具有输出信号灵活、变频快速等特点,使输出的雷达信号具有高稳定性和高准确度;同时该设计采用零中频接收机方案,降低设计的复杂度并减少镜像频率的干扰。对系统方案进行了对比分析,得到了较优设计方案,并根据设计方案完成芯片选型;利用ADS2012仿真软件进行了链路仿真并参考芯片数据手册完成原理图绘制和印制电路板(printed circuit board, PCB)布局布线;完成了元器件焊接和硬件测试。实测结果显示,此设计方案基本满足X波段调频连续波(frequency modulated continuous wave, FMCW)导航雷达射频前端的设计要求。     

探地雷达检测混凝土含水率试验研究

混凝土含水率对混凝土材料和结构性能有很大影响,但其无损检测技术不能满足实际需要.雷达电磁波的传播速度主要由材料介电常数决定,而影响混凝土材料介电常数主要是其含水率.本文对探地雷达检测混凝土含水率技术进行研究,采用干燥法得到混凝土试块含水率,利用探地雷达测得雷达波在混凝土板中的波速,得到了探地雷达波速和混凝土含水率的关系,发现探地雷达波速和混凝土含水率具有良好的线性关系.     

Estimation of the Direction of Arrival Using Virtual Matrix Method for HF Ground Wave Radar

According to the characteristic of the echo of highfrequency ground wave radar（HF GWR）, which is one-dimensional narrow band signal, a virtual direction of arrival（DOA） matrix is constructed at first, then the DOA of target evaluation is achieved by the method of resolving equations for two-dimensional DOA matrix. And this method bases on the redundancy information of a linear two-row array of antennae. Both the simulation process and the treatment results of measured data （in the case of low SNR echoes and short data series） are given at the end of this paper. By comparing with GPS data of the targets, the validity and practical applicability of the method in this paper is verified.     

雷达方位轴承的设计

本文简述了应用于雷达方位支承的单一组合轴承的常用设计方法，比较了两种轴承的性能以及改进措施。     

对流层风廓线雷达资料质量分析

为了检验对流层风廓线雷达观测数据的准确性,利用2014年6-7月咸宁的对流层风廓线雷达和GPS移动探空资料,以GPS探空观测值为参考,对对流层风廓线雷达的观测质量进行对比分析,定义两者风向偏差在15°以内或风速偏差在3m/s以下的样本为有效样本,通过比较有效样本占总样本数的比值来判断风向和风速数据的质量。结果表明:降水量对风场影响不明显,风速和风向有效样本数的变化不同,比较时段内,风向数据的质量优于风速,降水提高了风向数据的质量;1~10km高度,风向数据的质量较好,而降水将提高该数据的质量;8km高度以下,风速数据的质量较好,降水对该数据的质量起反效果。总体来说,除近地层(1km以下)外,风速值越大,风向数据的质量越好,降水对高层风向数据的质量有正贡献。