基于自适应多尺度的梯度搜索风切变预警算法研究

新一代多普勒天气雷达(China new generation radar,CINRAD)主要依据单尺度的径向、切向速度梯度或者是两者合成的结果探测风切变,容易产生漏报。针对此问题,提出了基于自适应多尺度的梯度搜索风切变预警算法。该算法的核心思想是进行多个自适应尺度的速度梯度拟合。首先,计算多个尺度下最大风切变强度因子,取较大因子值对应的尺度为自适应尺度。其次,在径向上以自适应尺度进行最小二乘速度梯度拟合。最后,以国际上规定的低空风切变阈值搜索速度梯度,并合并切变段给予预警。采用东北空管局提供的新一代多普勒天气雷达(CINRAD-CD)真实数据进行实验。结果表明新方法能够检测出所有尺度类型的风切变,提高了风切变预警率,具有一定的实际应用价值。     

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。     

双基FMCW宽带雷达微多普勒特征分析与误差因子补偿

对双基调频连续波(FMCW)宽带雷达旋转目标的微多普勒效应进行了研究。首先建立了双基FMCW宽带雷达中的旋转目标模型,推导得出了旋转目标的微多普勒效应表达式,并通过分析目标脉内微动对一维距离像的影响,得出了一次误差项会引起一维距离像的走动和峰值偏移、二次误差项会引起一维距离像的展宽、同时双基角也会对目标微多普勒特征曲线的最大频偏产生调制等结论。在此基础上,进一步提出了利用最小熵准则对误差因子进行补偿的方法。仿真分析表明:该方法能够较精确地估计二次误差项的系数,有效地补偿目标微多普勒效应的误差因子,并具有良好的抗噪性能。     

“2013.03.19”冰雹飑线天气过程分析

利用常规气象探测资料和多普勒天气雷达产品,对2013年3月19日在江西发生的一次强冰雹天气过程从天气形势、雷达回波演变特征等几个方面进行了综合分析。结果表明:本次飑线天气过程是在江西省典型天气形势背景下发生的,深厚的高空低槽、低层切变、地面处江南倒槽中。本次天气过程前,水汽条件充足,储备了大量的不稳定能量;这次冰雹天气出现在对流不稳定层结条件下,0℃层和-20℃层的高度适宜。多普勒雷达能很好地监测冰雹天气的发生发展演变过程,大于60 d BZ强回波区和悬垂结构及逆风区的出现,垂直累积液态含水量(VIL)增加等都对冰雹天气的出现具有指示意义。     

临汾市一次区域性暴雨的综合分析

利用常规资料、数值预报产品资料、多普勒雷达资料对2011年7月29日暴雨过程进行多尺度分析,并对该过程的成因进行探讨.结果表明:副热带高压东退,蒙古低槽东移引导冷空气南下,与中层的西南低空急流人字切变,低层的中尺度辐合线、中尺度低压,地面冷空气相互作用,不断激发对流系统,促成了此次暴雨过程的维持和发展.     

二相编码脉冲雷达模拟器的研制

研究二相编码体制雷达信号处理机与雷达模拟器之间的接口方式,以及在变脉冲重复周期时巴克码和M序列码雷达回波信号的产生方法.以数字信号处理器(DSP)为核心器件,设计了一套较为通用的硬件实现方案,在此基础上,对回波信号进行二相伪随机码调制、多普勒调制和天线方向图调制,模拟距离模糊和速度模糊,并采用数字的方法进行多目标合成.该雷达模拟器与信号处理机可实时闭环工作,检验信号处理机搜索和跟踪多目标的能力.     

滇西北强对流灾害天气的多普勒雷达回波特征研究

 选取了2006年丽江多普勒天气雷达（CINRAD/CC）投入使用以来观测到的59次强对流灾害天气过程的雷达资料,重点分析了造成短时暴雨和冰雹的雷达各产品特征,初步得出：①触发丽江强对流天气的环境风场;②强回波在雷达速度场中切变类型、分布特征及其与强对流天气的相关关系;③丽江强对流天气初生阶段和旺盛阶段雷达反射率因子形状场、数值场、高度场、垂直累积液态水等指标的特征及其预警临界值;④灾害天气从初生阶段至旺盛阶段回波发展的时间间隔特征.通过分析丰富了丽江周边短时暴雨和冰雹的探测方法,得出部分多普勒雷达研究指标,对滇西北开展灾害性强对流天气的预警预报具有一定的指导作用.     

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.     

长汀县2009年7月3日暴雨天气过程分析

利用天气图实时资料、数值预报产品、多普勒雷达图等从环流背景、物理量场诊断、雷达回波强度和速度等方面进行分析,结果显示这次暴雨过程是在高空低槽缓慢东移、冷空气扩散南下、中低层切变缓慢南压、低空西南急流稳定维持条件下,充沛的水汽条件、不稳定的能量的连续释放,较长时间的系统维持造成的。     

2016年初夏一次局地强对流天气过程分析

利用常规观测资料、区域自动站加密观测资料和郑州多普勒雷达产品,对2016年6月4日新乡地区一次局地性强并伴有雷暴大风、冰雹和短时强降水等灾害性天气的强对流天气过程的环境背景和多普勒雷达产品特征进行了分析.结果表明:高低层温度平流差动加强了层结不稳定,为对流天气提供了良好的环境背景条件;入流气流温湿状况及雷暴高压的出流可影响新生对流的发生发展;多普勒雷达产品对强对流天气的预报预警有较强的指示作用.     

多载波调相雷达的功率放大器非线性效应补偿

针对多载波调相雷达信号因具有较高的包络峰均比而易受功率放大器非线性影响的问题,该文利用Saleh非线性模型分析了功率放大器非线性效应对多载波余码相位调制(MCPC)雷达信号的一维距离像的影响,采用单个MCPC脉冲连续两次发射的信号结构和回波信号自相关的方法提取非线性参数,对MCPC雷达信号的非线性效应进行补偿。理论分析和仿真结果表明该方法可以分离非线性与多普勒效应,不仅使非线性补偿过程免受多普勒和噪声影响,且能保留多普勒信息。     

新一代天气雷达速度退模糊算法研究

速度退模糊算法对新一代天气雷达后期数据同化及短时临近预报具有重要影响。针对在高切变和孤立回波情况下速度退模糊出现错误的问题,提出了基于联合切变检测和十字形多尺度窗口的速度退模糊改进算法。首先,采用MDV(Mininum Distance Velocity, MDV)数据预处理方法进行全局数据优化。其次,将当前速度库和参考库的差值与切变阈值相比较,根据对比结果,分别进行切向和径向的退模糊。然后,在远离雷达的孤立回波区域,建立一种十字形多尺度窗口,实现参考库的确定,进而完成全方位的速度退模糊。使用我国新一代天气雷达(CINRAD-SA)在极端天气情况下的实测数据对该算法进行了多次验证。结果表明,在高切变和孤立回波情况下,该算法的速度退模糊准确率较高,优于新一代天气雷达中运行的WSR-88D速度退模糊算法。     

新一代天气雷达速度退模糊算法

速度退模糊算法对新一代天气雷达后期数据同化及短时临近预报具有重要影响。针对在高切变和孤立回波情况下速度退模糊出现错误的问题,提出了基于联合切变检测和十字形多尺度窗口的速度退模糊改进算法。首先,采用MDV(mininum distance velocity,MDV)数据预处理方法进行全局数据优化。其次,将当前速度库和参考库的差值与切变阈值相比较,根据对比结果,分别进行切向和径向的退模糊。然后,在远离雷达的孤立回波区域,建立一种十字形多尺度窗口,实现参考库的确定,进而完成全方位的速度退模糊。使用我国新一代天气雷达(CINRAD-SA)在极端天气情况下的实测数据对该算法进行了多次验证。结果表明,在高切变和孤立回波情况下,该算法的速度退模糊准确率较高,优于新一代天气雷达中运行的WSR-88D速度退模糊算法。     

2006年5月9日飑线天气过程综合分析

本文从天气形势、MICAPS物理量格点分析场资料、地面自动气象站资料、闪电定位资料、多普勒雷达回波等方面,分析了2006年5月9日影响鹰潭的一次飑线天气过程,结论为大尺度环流背景、物理量场分布有利于强对流天气的产生,边界层强风切变是本次过程的触发因素,地面辐合线维持有利于中尺度对流系统与其相交处的风暴加强和维持,在多普勒雷达反射率图上回波表现为近东北——西南向的飑线回波带。     

基于Stretch处理的毫米波调频步进雷达信号处理技术研究

研究了毫米波调频步进雷达Stretch(去斜率)处理中快速傅里叶变换(FFT)点数和采样间隔的选择原则。针对大带宽信号对大距离窗口的观测,提出了基于二维FFT的调频步进雷达高分辨距离像合成方法,考虑到对目标运动的敏感性问题,提出了基于帧间脉冲多普勒的速度补偿方法。利用较少的子脉冲和较低的系统采样率,该方法可实现大带宽信号对大距离窗口内静止和运动目标的观测。仿真结果表明了该方法的有效性。     

一次副高控制下的南平市暴雨天气过程分析

利用自动站观测资料、多普勒雷达和风廓线雷达等资料,对2018年9月23日南平市暴雨天气过程进行分析.结果表明,此次暴雨过程是在副热带高压控制下,东亚大槽伸入副热带高压内部,低层为弱切变的情况下发生的.环境场表现为高能、高湿.风廓线雷达上可看到中小尺度的高空波动与低层切变系统位置叠置,影响时间集中,且有干冷空气的侵入,使...     

一种二相码信号多普勒补偿方法的研究与实现

针对相位编码信号脉冲压缩技术中存在的多普勒失配问题,提出并实现一种基于数字动目标检测(DMTD)的二相码信号多普勒补偿方法.该方法通过DM TD分离不同速度目标的回波,然后对不同速度通道的回波信号进行相应的多普勒补偿,矫正了多普勒失配问题.对速度模糊情况下的多普勒补偿进行了研究,进一步扩展了多普勒补偿的频率范围.该方法已应用于某新型雷达信号处理机的研制,其有效性得到证实.     

乌鲁木齐地区汛期一次连续降水天气雷达回波特征

利用多普勒天气雷达的基本产品和导出产品，对乌鲁木齐地区2008年7月24日至26日大范围持续降水的雷达回波特征进行分析，得出判断该地区持续性降水的方法。     

航管监视系统现状分析

本文叙述了随着卫星和计算机网络技术在空管系统的应用,目前空管系统主要采取一次雷达、二次雷达、ADS-B,三种监视手段共用,具体介绍一次监视雷达(PSR)、二次监视雷达(SSR)、广播式自动相关监视(ADS-B)的基本原理和应用。并对未来监视技术进行了展望,未来将建立若干地面卫星站,实时掌握飞行数据。     

基于LabVIEW FPGA模块的雷达模拟回波多普勒频移调制

目标回波的多普勒信息反映了目标与雷达之间的相对运动情况,多普勒频移的调制是雷达回波信号模拟的重要内容。利用LabVIEW FPGA模块可以用图形化的编程编译FPGA,给出了一种多普勒频移调制的方法,先利用LabVIEW FPGA模块生成带有多普勒频移的零中频信号,再上变频到需要的频率。实验结果表明,这种方法有效、可行,同时该方法还可以大大缩短系统开发时间。