改进的光流法在回波外推预报中的应用

为了充分利用雷达资料进行强对流天气的临近预报,通过改进的光流法反演风场并对雷达组合反射率因子进行0~1 h的外推预报。为了提高传统光流法外推预报的准确性,采用金字塔分层技术,减小由于回波移速较快造成的反演误差,提高反演风场的计算精度和运算效率;并且采用半拉格朗日外推方案改进外推,保持回波的旋转性,提高回波预报效果。试验及评分结果表明,改进后的光流法改善了强对流天气的预报效果。     

光流法以及结合机器学习在临近预报中的应用

通过采用Gunnar Farneback的稠密光流跟踪法对雷达反射率进行2h外推,并结合半拉格朗日外推方法,保持天气系统回波的旋转效应,可有效提高回波短临预测的精准度。结合该方法外推的回波结果及历史降水观测,采取机器学习中Conv LSTM(空间深度学习)的模型结合Z-R关系进行1h降水预测,结果表明其降水预测的空漏报率低于SWAN业务系统QPF预测结果。     

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。     

一次飑线过程的雷电临近预警分析

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,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,采用TITAN(thunderstorm identification,tracking,analysis,and nowcasting)算法对这次强风暴过程中40 d BZ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。     

基于梯度预测网络的气象雷达图像外推算法

针对基于循环神经网络的雷达图像外推算法难以表示雷达回波复杂变化的问题,提出GhuLSTM时空预测递归网络模型,用于高精度雷达图像外推.该模型利用时空记忆单元变体提取和传递雷达图像空间和时序上的高层特征信息,并利用相邻递归状态之间的差分信号处理雷达回波体演变的高阶非平稳性.同时在网络中加入梯度公路结构,以缓解雷达图像序列...     

便携式近程高频地波雷达海流对比试验

为了验证便携式近程高频地波雷达的海流观测性能,利用海流计现场观测数据作为参照,分别评估从两个雷达站合成得到的矢量流精度和两个雷达站各自独立测量得到的径向流精度.根据矢量流评估结果,得到流速的均方根误差为10.37 cm/s,流向的均方根误差为15.12°;根据两个雷达站的径向流评估结果,得到其中一个雷达站测得的径向流均方根误差为10.83 cm/s,另一个雷达站的径向流均方根误差则为13.50 cm/s.对两个雷达接收到的海洋回波信号的信噪比进行分析,结果表明两个雷达站的径向流精度差别由回波信噪比引起.     

基于修正霍夫模型的双曲线拟合及目标尺寸反演

针对传统目标双曲线数学模型中,因假定雷达紧贴地面或忽略雷达高度对传播路径的影响导致的目标双曲线拟合精度低以及目标反演误差大等问题,基于双曲线形成机理提出了雷达离地工作时目标双曲线的修正Hough数学模型.该算法利用对称度法和极值法分别实现双曲线顶点的定位和图像二值化,基于双曲线修正数学模型,利用Hough变换反演圆形目标大小,实现目标回波双曲线的拟合.仿真结果表明,与通用Hough变换相比,该算法具有更好的拟合效果和反演精度.     

基于特征光流的多运动目标检测跟踪算法与评价

光流车辆检测算法其光流不仅携带了运动物体的运动信息,还包含丰富的三维结构信息,能够在未知场景信息的情况下对运动目标进行准确检测;但传统光流法计算方法复杂、抗噪性能差、处理速度缓慢,无法满足多目标实时检测的实际需求。为提高光流法实时检测效率,同时保持较好的检测精度,提出了一种基于Harris特征点光流及卡尔曼滤波模型的多运动目标跟踪算法;并提出新的视频目标检测算法性能评价指标。通过对不同实验场景下多个运动目标的检测与跟踪实验统计结果表明,对比主流Meanshift车辆跟踪算法,检测精度平均提高4.61%;且跟踪持续性提升41.5%,具有更好的鲁棒性及准确性。在时间效率上较比传统光流法平均提升42.9%,能够更好地满足目标跟踪实时性要求。     

用于雷达回波信号实时模拟的弹道目标RCS解析公式

对弹道目标进行满足精度要求的雷达回波实时模拟是一项综合性较强的工程,是目标探测、识别的关键。基于几何绕射理论(GTD)和物理光学法(PO),推导给出了某大型弹道目标在微波频率下任意视线角的RCS解析公式。文中方法和FEKO软件的计算结果符合良好且计算速度极快,利用文中方法得到的结果进行的一维距离像仿真与理论结果吻合较好,可以满足基于目标电磁散射特征的再入大气层弹道目标雷达回波信号实时模拟的精度需要。     

多普勒天气雷达数据质量控制方法探讨

多普勒天气雷达是中小尺度灾害性天气的颓型监测工具,其数据质量直接影响定量气象业务应用的精度。从广州多普勒雷达历史数据的反演分析中发现雷达回波存在明显的数据短缺、异常点、晴空回波等数据质量问题,对此提出了数据短缺插补延长方法、异常点回波处理方法和格网点基础回波处理法。应用GIS实现了流域格网化,通过软件开发实现了流溪河流域雷暴过程的监视。     

穿墙雷达系统中信号检测的新算法

针对冲击体制穿墙雷达系统中回波信号结构复杂、信噪比低、信号检测困难等问题,提出一种小波-双谱联合检测新算法.在对穿墙雷达回波信号建模的基础上,用联合算法将非相干累积后的回波信号经过小波包变换提高信噪比,再用双谱算法进行信号检测.实验结果验证了新算法的有效性,能提供比单独使用其中任一算法更高的检测精度.该算法能反映墙壁后物体的距离-方位信息,为穿墙雷达系统成像提供了可能.     

基于BP神经网络的高频雷达有效浪高场反演

针对传统利用一、二阶峰功率,二阶与一阶峰功率比(RSB)等雷达回波参数与浪高的简化关系模型反演有效浪高,存在较大误差的问题,提出一种基于BP(反向传播)神经网络的有效浪高反演方法,获取雷达回波参数与浪高间更准确的关系,以提高反演精度.首先将上述三种雷达回波参数作为输入,海洋数值模型提供的有效浪高作为输出,训练回波参数与...     

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。     

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．     

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。     

超宽带穿墙雷达的信号检测

针对冲击体制穿墙雷达系统中回波信号结构复杂、信噪比低、信号检测困难等问题,提出一种小波2双谱联合检测新算法Z在对穿墙雷达回波信号建模的基础上,用联合算法将非相干累积后的回波信号经过小波包变换提高信噪比,再用双谱算法进行信号检测.实验结果验证了新算法的有效性,能提供比单独使用其中任一算法更高的检测精度.该算法能反映墙壁后物体的距离2方位信息,为穿墙雷达系统成像提供了可能。     

改进的相控阵雷达信号检测方法

针对传统雷达信号检测方法对相控阵雷达信号检测概率较低的问题,提出了一种结合小波降噪和极值序列法的信号检测方法。该方法采用小波阈值降噪法对雷达信号进行预处理,以提高侦收信号的信噪比,利用极值序列法在高信噪比下检测精度较高的优势,完成对信号的准确检测和参数的精确估计。仿真结果表明,与传统检测方法相比,该方法在低信噪比下对相控阵雷达信号的检测概率平均提高21.8%。     

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．     

天津新一代天气雷达(CINRAD/SA)定标对比分析

回波强度定标是保障CINRAD/SA回波强度测量精度的关键技术,将直接影响雷达定量估测降水产品的可靠性。应用天津CINRAD/SA多普勒天气雷达定标前后的反射率强度资料,对天津雷达反射率强度进行对比分析。结果表明:定标后天津雷达基本反射率因子强度有所增强,尤其是高仰角反射率增强更加明显;对于积层混合降水回波,定标后天津多普勒天气雷达组合反射率因子强度有所提高。     

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。