多普勒雷达

摘要： 针对多普勒雷达信号检测问题,基于几何代数工具重新审视离散傅里叶变换,提出了一种以投影余角为检验统计量的多普勒雷达几何检测器。该检测器相对传统功率/包络检测器具有良好的动态压缩性质与恒虚警特性。通过与现有功率/包络恒虚警检测器的对比试验,表明了几何检测器对背景起伏与强多音信号干扰的优良适应能力,为雷达检测器设计提供了一种新的视角和工具。

摘要： 为减小雷达目标跟踪问题中与距离、角度和多普勒速度有关的测量误差,针对传统多普勒雷达跟踪出现的强非线性问题,给出采用序贯思想的高阶无迹变换的多普勒雷达目标跟踪算法。该算法通过从高阶卡尔曼滤波算法中引入多普勒雷达中的量测信息,并按角度、距离、多普勒速度的顺序进行依次滤波处理,采用高阶无迹变换采样,能够减小强非线性变化对目标跟踪精度的影响。仿真对比结果表明所提的算法有较高的跟踪精度。

摘要： 利用常规高空、地面观测资料及宣城市多普勒雷达资料,对2020年3月21日宣城市的强对流天气过程进行分析,结果显示:高空宽广低槽及中低层西南急流加强是强对流天气发生发展的环流背景。探空图上干下湿的“喇叭口”结构、高低层的冷暖温度平流及中低层的强上升运动,都有利于对流不稳定的维持发展,有利于多单体风暴和超级单体风暴的形成;地面在强对流风暴发展前有中尺度辐合线生成,中低层有钩状回波特征,伴有弱的中气旋,并出现风暴顶辐散,0°C线位于3.5 km左右,-20°C线高于6 km,强对流风暴发展高度偏低,因此并不利于大冰雹产生,但小冰雹发生概率很大。通过研究来提高本地对春季强对流的预报预警水平。

摘要： 目前,国内农业测速方法单一,主要采用地轮和GPS的方式。前者由于拖拉机在田间行驶轮胎打滑测速不准,后者在阴雨天或有信号遮挡的情况下精度不高。为此,研制了一种微波多普勒雷达传感器,并设计了基于CAN总线的雷达测速系统,操作简便,可实现对拖拉机作业速度的测量。以迈赛弗格森1204拖拉机为载体,使用CAN数据记录仪记录行走数据,通过台架试验确定测速系统可行性。试验结果表明:系统在速度真值2.3、5.4、7.4km/h的条件下绝对误差为0.2km/h,在速度5.4、7.4km/h条件下相对误差为3%,满足农业生产作业的基本要求。

摘要： 为了研究同化雷达资料对数值模式降水预报的改进效果,针对2015年6月26—28日江淮地区梅雨降水过程,进行了结合雷达资料同化的数值模拟研究。首先介绍了过程的降水概况、环流形势。其次,利用WRF模式进行降水过程的数值模拟,在完成控制试验的基础上进行WRF-3DVAR的雷达资料同化。经过15 h的启转后,分别进行了针对背景误差协方差矩阵中特征长度和方差尺度的敏感性试验,得到最适合本次个例的特征长度(0.5)、方差尺度(0.7)。设置最优的特征长度和方差尺度后,进行同时同化反射率因子与径向风、单独同化反射率因子和单独同化径向风的同化试验,并分别设置了间隔为1 h和30 min的同化频率。通过分析个例水汽场、动力场及降水预报场,得到如下结论:1)雷达数据同化能够有效提高降水预报效果;2)同时同化雷达反射率因子和径向风的效果最好;3)同化雷达资料频率越高,效果提高也越明显。

摘要： 多普勒天气雷达VAD(Velocity Azimuth Display)风廓线资料可以提供高时间分辨率的高空风场信息。本文针对中国雷达VAD风廓线资料,设计发展了面向资料同化应用的NMIC(国家气象信息中心)质量控制方案,该方案改进了NCEP(国家环境预报中心)方案中存在的问题。利用2020年2—8月的L波段秒级探空风场资料,分别对比质量控制前、经过NCEP质量控制方案、以及经过NMIC质量控制方案的VAD风廓线资料,统计分析结果表明经过NMIC质量控制方案的VAD风廓线资料最接近观测,准确度最高,并且在各个高度上其偏差和均方根误差最小,充分说明了NMIC质量控制方案的有效性。相对背景场偏差分析表明,经过NMIC质量控制方案的VAD资料偏差和均方根误差最小,与背景场的偏差更接近高斯分布,更能满足资料同化的要求。本文的研究有助于推进VAD风廓线资料在数值预报科研和业务中的应用。

摘要： 利用常规观测和再分析资料,对2017年8月8日青海东部一次雷暴大风天气过程的环流形势、物理量配置、对比本站及上游参数的变化、雷达产品的分析,结果表明:青海东部位于200hPa高空急流轴右侧,有利于上升运动的加强;500hPa新疆东北部有低压槽,河西走廊西部有冷温槽,水汽条件较差;低空急流位于甘肃与内蒙古交界区,低层湿区位于青海东部地区,形成了上干冷下暖湿的不稳定层结,同时700hPa在青海东部的风场辐合易形成上升运动;青海东部地区地面辐合线、青海湖以西的干线是强对流天气的触发机制。西宁探空资料呈现较为明显的“喇叭口”型,中高层干侵入特征明显,低层暖湿,SI为-1.41°C,垂直风切变强,有利于产生雷暴大风。从三个站雷暴大风出现前后的变压和变温情况分析,要素变化对下游的天气有一定指示意义。从西宁站多普勒雷达多时段多仰角平均径向速度产品显示,3.4°、4.3°仰角资料分析出速度模糊区,地面出现雷暴大风。

摘要： 根据常规观测、北京和天津多普勒天气雷达探测等资料,对2020年6月25日夜间发生在河北省廊坊市一次强对流天气过程进行分析。结果表明:高空冷涡前部高空槽叠加地面冷锋系统是此次超级单体风暴发生的背景条件,高CAPE值、强垂直风切变以及适当的0°C层和-20°C层高度等为其发展、维持提供了有利的环境条件。超级单体属于右移强风暴,发展演变过程中回波形状不断变化,中气旋特征持续存在,回波垂直结构呈现回波墙—回波悬垂和有界弱回波区—三体散射和旁瓣回波等典型超级单体雷达回波特征。55 dBZ及以上强回波迅速向高层伸展后迅速下降并配合较低的强回波质心高度,预示地面将出现大冰雹和灾害性大风;VIL最大值达到55 kg/m^(2)可以作为本地发布冰雹预警的指标,发布冰雹预警时间可以提前12 min;将VIL值升到40 kg/m^(2)作为地面灾害大风预警指标,发布雷暴大风预警的提前量为24 min。三维空间图像可以直观地展现出超级单体的空间结构。

摘要： 利用多种常规及非常规气象观测资料,诊断分析2020年9月1日防城港市沿海暴雨发生发展的环流形势条件,环境场特征、中尺度特征及形成维持机制和漏报的原因等。结果表明,暴雨天气是在不明显的天气系统背景下产生,暴雨所具有的水汽条件是北部湾海面的偏南辐台气流突然加强的结果,给暴雨的预报增加难度;暴雨发生在能量较充足的层结环境场中,以暖云降雨为主;降雨强回波带由越南东北部及东兴海岸线不断生成的回波东北移动,进入防城港后合并加强形成;海风锋的生成对中尺度暴雨有触发加强作用;有利的环境风垂直分布提供暴雨产生的不稳定环境场,在西南风入侵及加强后产生的风向风速辐合触发后产生强上升气流。越南东北部和东兴海岸线的对流单体群是否继续维持及位置是否移出发生地,对影响防城港市沿海的强回波是否继续维持有一定的指示作用。

摘要： 农业气象观测是开展气象为农服务的重要前提。本文通过阐述农业气象观测的意义、多普勒雷达在农业气象观测中的应用,提出改善气象观测的有效途径,以期为同行提供理论借鉴。

摘要： 通过对新一代多普勒雷达的反射率因子、回波项高、垂直液态水含量的演变特征进行分析,得出有利于实施人工增雨作业的回波特征指标,得出开展人工增雨的适宜发射角度、用弹量等指标,为获取良好的增雨效果提供科学的参考依据.

摘要： 一般雷达的线性调频脉冲波形存在多普勒频率与测量距离之间的耦合,即当测量的目标存在多普勒频率时,雷达测量目标的距离与目标所在的真实距离也存在一定的差异.线性调频信号对多普勒频率不敏感,多普勒失谐不大于信号带宽时,滤波器仍能起到脉冲压缩作用,只是输出的压缩脉冲主峰时延与多普勒失谐成正比,因此,线性调频信号广泛用于多普勒雷达中.在多目标环境中，这些旁瓣会埋没附近较小目标的主信号，引起目标丢失及影响对低可观测目标的探测，在隐身技术不断发展的今天其后果是不堪设想的。为了提高分辨多目标的能力，必须采用旁瓣抑制或简称加权技术。引入加权网络实质是对信号进行失配处理，因此它在使旁瓣得到抑制的同时，使输出信号包络的主瓣降低、变宽。也就是说，旁瓣抑制是以信噪比损失及距离分辨力变差为代价的。应用天线设计中的旁瓣抑制理论，人们提出了多尔-切比雪夫(Dolph - chebyshiev)作为最佳加权函数。然而，这只是一种理论的加权函数。

摘要： 运用风廓线雷达结合多普勒雷达对2010年7月12日出现在南京浦口区1次短时暴雨过程进行了分析.根据风廓线雷达产品和多普勒雷达产品在暴雨过程中所表现的特征,发现在整个降水过程的不同时间段,风廓线雷达产品的水平风廓线、信号噪声比、垂直气流、折射率结构常数,以及多普勒雷达产品的基本反射率、风廓线等都表现出非常明显的特征并且两者产品有着较好的对应关系.利用这些图象特征能比较直观地反映这次降水过程中大气的变化情况,证明了风廓线雷达对暴雨等强对流天气预测起着重要作用.

摘要： 雷达接收机动态范围的不合格导致接收机性能变坏,从而对多普勒雷达回波产品产生了严重的影响,降低了多普勒天气雷达的探测预警能力.从天津CINRAD/SA雷达的一次接收机动态范围故障导致雷达回波产品的不准确入手,详细分析了接收机动态范围故障的原因和对雷达回波产品的影响,通过分步分段故障排查和测试,迅速准确定位故障部位并修复故障.接收机动态范围故障并不一定是电子器件的损坏造成的,传输线缆的信号泄露也是其故障原因之一,这为多普勒天气雷达接收机动态范围故障维修提供方法与借鉴.

摘要： 本文研究了一种用于测试高速目标运动速度的Ka波段多普勒雷达收发前端.该部件采用收发一体机制并工作于连续波模式,工作频率为37.6GHz,发射功率大于21dBm.因此,该部件在保证测试运动目标产生多普勒频率高精度的同时,还能对具有极小反射截面的运动目标进行探测.本文针对该前端部件进行了方案设计和详细分析,并进行了实物的制作和测试.

摘要： 运用风廓线雷达结合多普勒雷达对2010年7月12日出现在南京浦口区1次短时暴雨过程进行了分析.根据风廓线雷达产品和多普勒雷达产品在暴雨过程中所表现的特征,发现在整个降水过程的不同时间段,风廓线雷达产品的水平风廓线、信号噪声比、垂直气流、折射率结构常数,以及多普勒雷达产品的基本反射率、风廓线等都表现出非常明显的特征并且两者产品有着较好的对应关系.利用这些图象特征能比较直观地反映这次降水过程中大气的变化情况,证明了风廓线雷达对暴雨等强对流天气预测起着重要作用.

摘要： 本文对发生在山东境内的两次强对流天气过程的环境场条件及中小尺度系统的结构特征进行了分析.结果表明:高空冷涡与下滑冷槽、地面气旋造成了前后两次强对流过程;更强的超低温、高低空急流耦合作用、更明显的非均匀结构以及更好的水汽条件,构成过程Ⅱ更强的对流条件.强对流发生前均对应高低层经向风的反向增大,过程Ⅱ对应较大的纬向风速造成了更强的垂直风切变;两次过程高低空的温度平流配置与冰雹落区有很好的对应关系;过程Ⅱ高层漏斗状θse向下伸展度更大、低层等θse线更密集,导致垂直涡度的发展更加剧烈.飑线成熟阶段,强烈的中层径向辐合MARC、后侧入流急流RIN造成强的上升气流.超级单体和强对流单体均造成了降雹,但结构存在差异.

摘要： 本文基于WRF模式及WRF-3DVAR同化系统,采用了两部雷达径向风资料,进行单一时间分析以初始化台风“灿都”,比较研究了同化雷达径向速度(Vr)对台风“灿都”(Chanthu)分析和预报的影响.结果表明:同化雷达径向风的作用主要体现在于台风强度和环流结构的调整,且在同化达到一定时长后,对改进同化后的预报分析有积极效应.同化试验改进台风的初始风场以及台风环流中心的热力和动力结构、强度和位置,进而提高18h预报的台风结构、路径、强度.

摘要： 目前北京地区的天气预报系统对局地对流性定量降水预报能力较弱,远不能满足人们生产生活和防灾减灾工作的需要.针对北京地区对提高0-12h短时临近天气,尤其是夏季局地对流性降水预报能力的需求,基于中国气象局北京城市气象研究所变分多普勒雷达分析系统(VDRAS)的雷达热动力反演资料,建立了WRF模式初始化模块,采用四维资料同化(FDDA)方法,将VDRAS系统高时空分辨率三维热动力结构分析场资料同化到WRF模式中,实现了北京地区VDRAS分析场资料在WRF中尺度模式系统中的应用.

摘要： 应用常规气象观测资料、多普勒雷达产品对5月11日我市出现的大风冰雹过程进行分析发现:这次强对流天气过程是由一个超级单体引起的,强对流天气发生在地面倒槽、西南急流和低层切变线共同作用的天气形势和背景中.通过对探空和雷达资料分析表明,KI指数、SI指数、SSI指数、Sweat指数和假相当位温等指数的变化表明了20时的大气较08时的更加不稳定,预示10日夜间有发生强天气的可能.0和-20°C温度层高度、地面和高空存在强的垂直风切变分别有利于冰雹和大风的产生.今后在进行短时临近强对流天气预报时,注重分析与风暴以及强对流关系密切的多普勒雷达产品资料,以便更早预警和更好开展服务.

摘要： 本发明公开了一种全固态双频段双偏振多普勒天气雷达系统，包括控制计算机、伺服、天线座、Ku频段子系统以及Ka频段子系统；控制计算机分别控制Ku频段子系统和Ka频段子系统的加电状态和工作状态，实现对天空中云、雨、雪、雾等气象目标的探测，获取气象目标的高度、回波强度、径向速度、速度谱宽以及线性退极化比、差分反射率、差分传播相位移、差分传播相位移率、相关系数等极化信息。本发明结合Ka频段、Ku频段各自特点，为云、雨、雪、雾等气象目标的联合探测提供了全新的手段，实现对整个降雨过程云雨变化情况的完整准确记录，保证了雷达探测的准确性。

摘要： 本发明提供一种基于多普勒毫米波雷达的跌倒监测方法，该方法包括通过多普勒毫米波雷达采集在被监护对象活动空间的反射信号；根据该反射信号，提取被监护对象在活动空间的高度位移变化和时间变化以获得位移d和时间间隔Δt；判断位移d是否介于第一位移门限Thd1和第二位移门限Thd2之间；若是Thd1≤d≤Thd2，则判断时间间隔Δt是否小于等于时间门限Tht；若Δt≤Tht，则判断人体跌倒。本发明的方法可以在不加其他辅助设备的情况下，仅采用一发一收雷达即可降低电路设计的复杂度，节省成本提高检测准确度。

摘要： 提供一种用于多普勒雷达应用的混频器结构及多普勒雷达传感器，具有：用于来自电子振荡器（32）的输出信号的振荡器输入端口（LO）、用于来自接收装置（34）的输出信号的射频输入端口（RF）、用于产生于混频器结构（210）的总输出中频信号的输出端口（IF；IF

摘要： 本发明公开了一种基于压缩感知的随机脉冲多普勒雷达角度‑多普勒成像的方法，包括下述步骤：S1：基于雷达体制，获得空时压缩采样数据；S2：对所述空时压缩采样数据中的多普勒频率空间和空间频率分别进行空间离散化处理，并获得空时导向词典；S3：根据所述空时导向词典估计空时功率谱，并获得包含杂波与目标的角度‑多普勒像。本发明有效解决了目标、杂波多普勒模糊问题，提高杂波抑制与目标检测性能；降低了雷达系统发射的脉冲数量，能在相同的脉冲相干处理间隔内发射其它雷达波形或者同时观测多个角度，从而有效地提高了雷达时间维的复用能力；在相同的脉冲数量下，能有效提高多普勒分辨能力；雷达波形的低截获能力，抗干扰能力更强。

摘要： 一种用于消除脉冲多普勒雷达系统中多普勒频移模糊的方法和设备，提供用周期性波形(13)调制的辐射信号(11)，所述波形的一个周期中具有多个脉冲，脉冲间的间隔不相等.把雷达目标回波用多个延迟时间进行自相关(31)。展开(35)算得的(33)自相关函数的辐角θci。对于每个k值展开的相位角和点(O，O)是相位角对延迟时间的直线的平均最小二乘拟合。确定偏离每条直线的相位角均方根误差(39)，选中具最小RMS误差的直线的斜率作为从中提取目标速度的多普勒频移。

摘要： 本申请提供了多普勒雷达测试装置、测试方法及一种多普勒雷达传感器，在多普勒雷达传感器中集成了测试装置用于自检，该测试装置可包括混频器、低频信号源及开关模块，当处于测试模式时，将测试装置与多普勒雷达传感器及低频信号源连接，通过发射信号与中频带内信号的混频可生成混频信号，将混频信号输入多普勒雷达传感器中便可测试多普勒雷达传感器是否正常；当处于正常工作模式时，则断开测试装置，使发射信号向外正常发射，不影响多普勒雷达传感器的正常工作。本申请方案无需借助外部的仪器或设备即可完成对雷达感应功能的检测，不但可用于生产线上的测试，还可用于产品出厂后工作过程中的自检，具有简单、高效、成本低且一致性好等优点。

摘要： 提供一种用于多普勒雷达应用的混频器结构及多普勒雷达传感器，具有：用于来自电子振荡器（32）的输出信号的振荡器输入端口（LO）、用于来自接收装置（34）的输出信号的射频输入端口（RF）、用于产生于混频器结构（210）的总输出中频信号的输出端口（IF；IF

摘要： 本发明公开了一种基于压缩感知的随机脉冲多普勒雷达角度‑多普勒成像的方法，包括下述步骤：S1：基于雷达体制，获得空时压缩采样数据；S2：对所述空时压缩采样数据中的多普勒频率空间和空间频率分别进行空间离散化处理，并获得空时导向词典；S3：根据所述空时导向词典估计空时功率谱，并获得包含杂波与目标的角度‑多普勒像。本发明有效解决了目标、杂波多普勒模糊问题，提高杂波抑制与目标检测性能；降低了雷达系统发射的脉冲数量，能在相同的脉冲相干处理间隔内发射其它雷达波形或者同时观测多个角度，从而有效地提高了雷达时间维的复用能力；在相同的脉冲数量下，能有效提高多普勒分辨能力；雷达波形的低截获能力，抗干扰能力更强。

摘要： 一种用于消除脉冲多普勒雷达系统中多普勒频移模糊的方法和设备，提供用周期性波形(13)调制的辐射信号(11)，所述波形的一个周期中具有多个脉冲，脉冲间的间隔不相等。把雷达目标回波用多个延迟时间进行自相关(31)。展开(35)算得的(33)自相关函数的辐角θci。对于每个k值展开的相位角和点(0，0)是相位角对延迟时间的直线的平均最小二乘拟合。确定偏离每条直线的相位角均方根误差(39)，选中具最小RMS误差的直线的斜率作为从中提取目标速度的多普勒频移。

摘要： 本实用新型公开一种多普勒雷达检测装置及雷达监测系统，该多普勒雷达检测装置包括主控制器、射频本振电路、射频发射电路及射频接收电路，主控制器的输入端用于接入频点调整控制指令，主控制器的控制端与射频本振电路的输入端连接，射频本振电路的输出端与射频发射电路的输入端连接，射频接收电路的输出端与主控制器的输入端连接；其中，主控制器用于将接收到的频点调整控制指令转换为电压控制信号；射频本振电路用于根据电压控制信号输出对应频率的射频信号，并经射频发射电路后发出；射频接收电路用于接收反射回的射频信号，并进行信号混频信号处理及放大后输出至差频信号。本实用新型实现了射频频点可调，避免了同频干扰，解决密集分布问题。