雷达回波

摘要： 基于PredRNN++、MIM、CrevNet和PhyDNet四种机器深度学习算法,利用武汉地区2012—2019年的雷达和降水资料,开展了人工智能技术在武汉地区临近预报中的应用研究,根据均方误差(MSE)、结构相似性指数(SSIM)、命中率(POD)、虚警率(FAR)和临界成功指数(CSI)等指标检验评估了四种机器学习算法对武汉地区雷达回波临近预报的预报性能,并以半拉格朗日光流法进行了对比,得到以下主要结论:MIM算法的MSE和FAR最低,SSIM最高;PredRNN++算法的POD和CSI最高。机器深度学习算法的POD、CSI和SSIM均高于光流法,FAR和MSE则更低,其中SSIM、POD、CSI三种指标的提升幅度在3.2%~24.7%,MSE和FAR两种指标的降幅在13.1%~43.3%。30 min以内,除CrevNet外,其余三种机器学习算法和光流法的预报能力较为接近;30 min以后,深度学习算法和光流法都随着预报时效的延长,预报能力均显著下降,但机器学习算法下降得更缓慢,尤其是60 min以后光流法的降幅进一步增加,显示出机器学习长预报时效的优势。此外,机器学习算法之间针对不同评分指标在不同预报时效的下降速度并不一致。PredRNN++算法在所有强度上CSI均表现最佳,MIM和PhyDNet两种算法对≥40 dBz的回波预报、CrevNet算法对≥50 dBz的回波预报均好于光流法。机器学习算法和光流法都随着回波强度的增加,CSI和POD迅速降低,FAR快速上升,但机器学习算法的FAR上升得更慢。四个不同回波形态、不同发展趋势个例的分析结果表明,机器学习算法不仅具备对一定回波强度变化的预报能力,而且对回波强度和面积变化趋势的时间节点预报也与实况基本一致。此外,机器学习算法对回波运动的预报能力明显强于光流法,显示出机器学习算法良好的应用前景。

摘要： 利用华南区域20部雷达反射率回波数据,分别选用均等偏差法、权重偏差法及最近偏差法的线性订正法和邻域订正法对CMA-GD 1 km时间滞后集合预报输出的雷达回波产品进行偏差订正,并对订正结果进行了对比分析,结果表明:3种偏差方法中,最近偏差法的偏差最小,权重偏差法的偏差最大;利用偏差订正预报,可有效改进模式预报的雷达回波强度,但对回波移动速度调整不大;邻域订正结果优于线性订正;最近偏差法的领域订正结果与实况最为接近。

摘要： 利用高空、地面等常规气象资料和多普勒雷达等气象观测资料,对2021年9月9日发生在吉林省辽源市的一次风雹天气进行诊断分析。结果表明:高空冷涡背景下,位于离冷涡中心较远的东南部为不稳定区,易发生强对流天气。冷锋为强对流天气的发展提供了初始扰动;地面中尺度辐合的移动发展触发了中低层的不稳定能量释放,是这次强对流过程的触发机制;稍弱的水汽条件更利于雷暴大风和冰雹的产生;反射率因子上表现为“弓形”回波,随着冷空气的补充,激发新生单体不断向东推进;0°C层(3.2 km)和-20°C层(6.3 km)高度适宜吉林省中部地区冰雹天气的产生。

摘要： 应用昆仑山北坡小时、分钟降水资料以及和田C波段多普勒天气雷达资料,分析近8年该区域短时强降水天气分型,对比分析对流云与混合云2型5类短时强降水的回波强度、顶高、垂直液态含水量等回波特征量值以及持续时间的差异。得出昆仑山北坡短时强降水中,中亚低涡(槽)型环流形势和块状多单体回波最多,昆仑山北坡无超级单体回波。需高度关注3类天气分型下高空锋区、低层中尺度气旋、切变线和辐合线以及东风气流(急流)等高低空天气系统空间配置以及强度对短时强降水落区、强度的影响。

摘要： 为了解粤西北对流天气的特点,对2015—2020年粤西北发生的60个大风和冰雹天气个例的物理参数、雷达产品的特征进行分析,结果表明:粤西北对流性大风的物理参数有明显的季节性和地域性,其中在春季K指数为27~40°C,出现冰雹时普遍≥32°C,TT为30~55°C,t_(700)-t_(500)>14°C、t_(850)-t_(500)>22°C,IQ为2800~5000 g·hPa·kg^(-1);夏季K指数为35~42°C,TT为42~46°C,IQ为4200~6600 g·hPa·kg^(-1)。沙氏指数、垂直风切变、特殊高度层等物理参数在对流性大风、冰雹的潜势预报指示意义有一定的局限性。对流性大风的雷达回波春季多为带状和块状,夏季以点状、块状发展为主,径向速度>12 m/s、ET为10~13 km、VIL值30 kg/㎡以上并有急增或急降现象;出现冰雹时多为超级单体,有三体散射现象、V形缺口等特征,回波强度>60 dBz、径向速度>18 m/s、Z_(DR)>2.4、K_(DP)>2.8 dBz。

摘要： 文章利用多普勒天气雷达及闪电定位资料对2019-04-26发生于闽西南连续两次降雹过程的闪电活动演变特征进行了研究分析,首先介绍了资料来源和分析方法,对天气环流背景进行了说明;然后对闪电活动特征中的时空分布特征、闪电与雷达回波之间的关系和闪电频数、强度随时间变化进行了详细地分析;最后得出结论,以期为强对流天气的临近预报提供参考。

摘要： 利用自动气象站观测资料、地面常规观测资料和雷达产品,分析了2020年6月5日克拉玛依市一次强对流天气。结果表明:西伯利亚低槽、低层垂直风切变和中层冷空气是此次过程的主要天气系统,雷达回波的演变发展与强对流天气的发生发展相吻合,是能开展强对流天气预测预报的有效工具。

摘要： 当前利用雷达等气象资料对下击暴流进行识别预警的准确性很低,因此文中提出一种以深度神经网络为基础的下击暴流智能识别方法。该方法以雷达回波时序图像和雷达径向速度场时序图像作为输入,将两种图像的时空四维特征融合到深度神经网络中,通过深度学习寻求“雷达回波图像和径向速度场图像”与“是否发生下击暴流”之间的函数映射关系。运用数据增强和损失函数优化技术,改善因样本数据不均衡所导致的识别结果偏向于样本中大概率事件的问题。再结合K折交叉验证,避免模型训练过程陷入局部极值。实验结果表明,文中方法对下击暴流识别的成功率达到95%,可实现对其识别预警的自动化,增强预报的时效性,同时该方法也适用于小尺度天气系统中对因下沉气流辐散所形成的大风的识别。

摘要： 利用常规、非常规NCEP再分析资料,使用天气学分析、物理量诊断、雷达资料分析等对福建高架雷暴和地面雷暴2次强对流过程进行对比分析。结果表明:2次强对流均发生在高空急流轴右侧辐散区下方,低层均有切变线和急流影响,但高架雷暴的触发系统是中层急流和切变线,地面雷暴则是地面辐合线和底层切变线。地面雷暴造成的强对流灾害天气强于高架雷暴。主要原因:地面雷暴层结不稳定性、上升运动以及水汽条件均好于高架雷暴。虽然高架雷暴的垂直风切变比地面雷暴强,0°C层高度比地面雷暴低,有利于产生持续性冰雹,但上升运动不强,对流回波顶较低,只产生小冰雹。从雷达回波来看,2次过程中低层均出现了明显的三体散射回波特征,同时有回波悬垂和弱回波区。

摘要： 针对2021年12月25—26日湖南长沙暴雪天气过程,以长沙多普勒天气雷达资料为主,分析此次过程回波强度、径向速度、雷达风廓线等的变化。结果表明:1)本次暴雪过程受冷空气、短波槽过境、700 hPa急流的共同影响;深厚的湿层、大气整层低于0°C、中层强的西南暖湿气流在强冷垫上爬升导致长沙出现暴雪。2)长沙暴雪时段,持续不断有25—30 dBz反射率因子生成,同时,垂直液态水含量和回波顶高偏低。3)降雪时段,径向速度表现出风场辐合、急流核增强、零速度线成直线等特征;预示着动力条件增强,为降雪的维持和增强提供了临近预报信息。4)垂直风廓线产品上,3.4—4.9 km高度风场由西北风为主转为偏西风再转为西南风,表征短波槽过境,动力条件有所增强;随着西南风强度和厚度的持续增加,降雪强度增强;后期风场再次转为西北风为主,对应的降雪逐渐减弱。

摘要： 利用常规天气资料、常规地面观测资料、江西WebGIS雷达拼图资料和闪电资料对2014-2016年江西出现的22次强雷电天气过程进行统计分析,结果表明:江西强雷电天气易出现在赣北北部、南昌附近、上饶地区和吉安西部等区域,强天气出现的环境背景场可分为副高边缘型、副高控制型、低涡切变型和台风外围型,最显著的特征是中高空经常伴有干冷舌侵入低层高湿区.统计各项对流指数发现,Tg＞30°C,TT＞40°C,SI＜0°C,K＞35°C,LI＜-1°C,SSI＞250,SWEAT＞260,CAPE＞1000J/kg,CIN＞0J/kg出现强雷电天气的可能性大,ZH一般在6km以下,H-20在9km以下.结合雷达回波和闪电强度及密度的分布情况,雷达回波类型以带状和块状为主,有少量絮状和“人”字形回波.雷电强度和雷达回波强度有很好的对应关系,但产生强雷电的回波条件包括强度一般需大于50dBZ、回波强中心密实达到一定面积、而且回波边缘的强度梯度较大.强雷电一般也分布在梯度大值区附近.

摘要： 本文主要利用武汉等多站雷达资料和湖北省闪电定位资料，对2014-2015年6-8月所有雷暴个例中闪电数据与雷达回波资料进行了相关分析，得到：闪电主要活动在≥40dBz的强回波区,其中闪电高密度格点(4-8次/(km·2h))落在50-55dBz强回波覆盖范围内.150601-02个例过程中,强回波(≥40dBz)面积和最大回波强度均出现2次比较明显的跃增,对应的闪电频数及覆盖面积同样出现2次跃增.而且40-45dBz、45-50dBz强回波面积和最大回波强度均与闪电频数和面积具有显著的相关性,其中40-50dBz强回波面积主要受1-3次/km2闪电面积的影响,≥40dBz回波强度则由闪电密度为2次/km2格点数和闪电总频数共同决定,最大回波强度受4次/km2闪电面积主导;而≥50dBz回波面积与闪电参数的相关性不大.鄂西山地(≤112.07°E)和江汉平原、鄂东丘陵岗地(＞112.07°E)两种不同研究区域内最大回波强度与闪电密度做对数拟合和S曲线拟合,拟合结果都比较好.经过对比发现,对数拟合更适合鄂西,而S拟合可用于江汉平原和鄂东.相应的拟合方程分别为y=40.026+7.231×ln(x)和y=exp(4.053-0.6/x).

摘要： 利用多普勒天气雷达资料、卫星云图及常规观测资料,对2017年5月23日广西大暴雨天气进行综合分析.结果表明,配合一致的各层辐合降水系统为这次强降水提供了大环境背景,移动缓慢的低层冷式强切变系统在这次强降水过程中起了主要作用;这次过程不仅具有较强的辐合上升运动动力条件,而且具有强的不稳定能量,尤其南部比北部层结更加不稳定、水汽更加充足,也更容易发生降水效率更高的对流性强降水,因而造成降水分布南部大北部小;卫星云图显示具有后向传播的纺锤状对流云团容易造成对流性暴雨;雷达回波显示与降水系统配合的大范围较强降水回波造成大范围大到暴雨天气,而造成小时雨强达100mm的是镶嵌在回波带上少动的强回波,强回波的生成与有利地形有一定关系.另外,多家模式雨量预报产品的雨量预报偏小,南部大暴雨漏报,可能模式对动力条件考虑较多,从而对对流性降水的预报误差较大.

摘要： 强对流天气具有系统尺度小、生命史短、突发性强等特点,常对人们生产、生活造成严重的损失,是天气预报中的难点.目前在中尺度对流天气的预报中,主要以大尺度天气形势背景场结合条件(静力)不稳定、水汽、垂直风切变及抬升指数等进行诊断分析,对有可能出现的强对流天气的种类和强度进行潜势预报.2018年5月7日,受高空槽东移、低层西南急流及锋面南下影响,龙海市出现了一次强对流天气过程.通过分析此次过程的环流形势、环境条件、雷达回波等,有助于今后进一步提高强对流天气的预报预警水平,为分析此类天气的短期和短时预报提供预报着眼点.

摘要： 利用常规气象资料、自动气象站资料和NCEP再分析1×1°等资料,对福建省2018年3月19日08时-20日08时出现的一次强对流天气过程进行诊断分析.结果表明:(1)、500hPa南支短波槽和中空西南急流、低层低涡切变和弱风速辐合是本次过程的主要影响系统.(2)、上干下湿、喇叭口形状探空曲线,0°C和-20°C层高度适中,垂直风切变大,风场随高度顺转是本次过程的有利的探空结构.(3)、低层有弱辐合线、低压中心、局地高温高湿为雷雨大风发生的有利条件.(4)、飑线、对流单体强度强、移动速度快为此次过程雷达回波特征;风廓线雷达上:500hpa水平风场上存在西南急流且急流轴在福建省中北部维持较长时间,同时700-925hpa有较强风速辐合.

摘要： 将2004-2014年江西省的强对流天气分成短时强降水、有短时强降水伴随的风雹和无短时强降水伴随的风雹这三种主要类型,对它们发生前后的环境物理量、地闪活动特征及其与雷达回波的关系等进行了统计分析.结果发现,大风指数、抬升指数、整层比湿积分等能被用来较好地区分判识出风雹与短时强降水天气潜势;3-5月冰雹和雷暴大风发生前30min内的总地闪数差异不大,而6-9月发生雷暴大风前的总地闪数则为冰雹发生前的2～4倍.对强对流天气站点周边10km范围内、40dBZ以上回波出现前12min的地闪统计结果显示:出现超过10个正、负地闪数的次数分别占总次数的8％和59.8％.强对流天气发生前,45dBZ以上回波伸展得越高,伴随的地闪数也就越多,但其平均强度没有明显变化.

摘要： 为改善目前临近预报方面的不足,研究设计了一种基于粒子滤波融合算法的外推临近预报技术,并进行了试验应用.该技术利用广东12部S波段多普勒天气雷达2.5km高度的拼图资料进行回波外推.首先用双边滤波对雷达基数据进行质量控制,然后分别用基于Lucas-Kanade约束法的光流法和基于Harris角点算法追踪计算得到回波运动矢量场,再用粒子滤波算法对运动矢量场进行融合得到逼近回波真实运动的最优运动矢量估计,最后利用获得的运动矢量场采用半拉格朗日外推方法进行回波的外推预报.通过对广东地区2016年4个降水过程对比试验表明,粒子滤波融合算法预报的30、60min雷达回波的形状、强度、位置和对应时次实况较接近,预报结果具有业务指示意义.对预报结果定量对比评价表明:粒子滤波融合法总体预报效果优于交叉相关法和光流法,粒子滤波融合法可以弥补传统临近预报方法的缺陷,提升临近预报能力.

摘要： 飞机旋转部件的周期性运动不可避免地会对雷达回波产生周期性调制效应,首先根据直升机和飞机旋转部件调制特性的参数模型,分析奇偶叶片对雷达回波调制效应的变化机理,然后通过仿真分析,对桨叶数为奇数和偶数的情况进行了对比,验证了奇偶主要影响调制的时域特性,对调制频谱没有影响;对比了三种类型飞机调制频谱的差别,指出了由桨长、转速等差别导致调制频谱的差异,给雷达动态目标识别提供了理论依据.

摘要： 近年来，很多专家、学者就雷电预警预报方面做了很多研究和分析，得到一些比较好的参数指标和预报模型，但不同地区的气候具有一定的差异性，雷电预警预报的指标参数也各不相同。本文主要是结合哈尔滨地区的气候特征，对2016年6-9月的雷达资料和闪电定位仪的数据进行分析，试图找出闪电活动特征和雷达回波、闪电定位数据等的相关性，找出适合哈尔滨主城区的雷电预警指标。

摘要： 本文通过分析此次致灾雷暴过程中的各种监测数据，了解此次致灾雷暴的发展过程和雷暴特征，发现雷灾事发地的地闪活动和雷达回波，以及和地面大气电场之间的一些有价值的关系。

摘要： 本发明的实施例中公开了一种多回波激光雷达测距方法，使当前接收周期的第一激光回波与前一个接收周期的第二激光回波叠加并平均，获得叠加回波；从叠加回波中获得叠加有效回波；根据叠加有效回波，获得第一激光回波中的第一有效回波和第二激光回波中的第二有效回波；对每个第一有效回波与对应的第二有效回波进行仲裁；若第一有效回波的仲裁成功，则根据第一有效回波，获取被测物体的距离。本发明中，将不同接收周期收到的激光回波相叠加，可以增加有效回波的强度，减小干扰信号强度，可以更有效的滤除干扰信号；此外，本发明中，对不同接收周期中的有效激光回波进行仲裁，可以再一次滤除干扰信号，获得有效数据，提高激光雷达的准确率。

摘要： 本发明涉及一种雷达回波模拟器高精度延时控制方法及雷达回波模拟器，属于电子技术领域。本发明的雷达回波模拟器高精度延时控制方法，其在对m路并行信号进行延时处理，产生n组延迟1、2、……n个时钟的m路实部信号Re'(1、2、……n)后，将所述的n组m路实部信号Re'(1、2、……n)进行横向移位赋值产生延时并行信号，即将实部信号Re'(1、2、……n)中前一路的信号后移数位赋值，由此实现更小间隔的延时，从而实现利用FPGA在较低的工作频率下的雷达回波模拟器高精度延时控制方法，且本发明的方法应用实现方式简便，应用范围广泛，实现该方法的雷达回波模拟器的延时控制精度高，应用成本低廉。

摘要： 本申请提供一种雷达回波模拟方法及雷达回波信号模拟器，通过控制器接收雷达发射信号，并通过第一存储器对所述雷达发射信号中的每个PRF分别进行第一延时处理，生成并输出发射延时信号；通过第二存储器分别对调制信息中的每个调制信息数据进行第二延时处理，生成并输出调制延时信号；使所述调制延时信号中的每个调制信息数据的脉冲下降沿出现在所述发射延时信号中与所述每个调制信息数据相对应的PRF的脉冲上升沿之前，保证了两者的匹配对齐；然后上述控制器再对所述发射延时信号和所述调制延时信号进行卷积运算，生成并输出雷达回波模拟信号，最终实现对所述雷达发射信号的延时和调制，避免了模拟回波失真的问题。

摘要： 本发明公开了一种双通道雷达回波模拟器，以及产生双通道雷达回波信号的方法和系统。在该双通道雷达回波模拟器中，频率综合器用于提供时钟信号；FPGA控制电路向第一DDS和第二DDS发送控制信号；第一DDS和第二DDS分别接收FPGA控制电路发送来的控制信号，分别输出第一中频信号和第二中频信号，至第一上变频器和第二上变频器；第一上变频器对第一中频信号进行上变频，得到第一射频信号；第二上变频器对第二中频信号进行上变频，得到第二射频信号；功分网络接收第一射频信号和第二射频信号，并对它们进行分解。通过设置两条信号处理路径，本发明能根据雷达与被测目标距离的变化，产生不同延迟的干涉SAR回波信号。

摘要： 本发明属于测量测试技术领域，公开了一种卫星反演雷达回波的方法、反演雷达回波及导航雷达，通过构建静止卫星和雷达回波的有限空间最优概率配对模型来估测晴雨区分阈值、一般性层云和暖雨云区分阈值、暖雨云和对流云区分阈值；通过构建一般性层云、暖雨云和对流云三类滑动短时记忆回波模型生成降雨分型的卫星反演雷达回波数字模型；利用降雨分型的卫星反演雷达回波数字模型进行卫星观测范围的完整卫星反演雷达回波。本发明弥补了雷达组网监测范围中海上部分的台风等强天气的观测信息的不足，对于陆地区域，其强度分布形态上也和原有雷达实况较接近；本发明的反演回波误差较小，能够真实的反应实际状况。

摘要： 本发明涉及一种雷达回波模拟器高精度延时控制方法及雷达回波模拟器，属于电子技术领域。本发明的雷达回波模拟器高精度延时控制方法，其在对m路并行信号进行延时处理，产生n组延迟1、2、……n个时钟的m路实部信号Re'(1、2、……n)后，将所述的n组m路实部信号Re'(1、2、……n)进行横向移位赋值产生延时并行信号，即将实部信号Re'(1、2、……n)中前一路的信号后移数位赋值，由此实现更小间隔的延时，从而实现利用FPGA在较低的工作频率下的雷达回波模拟器高精度延时控制方法，且本发明的方法应用实现方式简便，应用范围广泛，实现该方法的雷达回波模拟器的延时控制精度高，应用成本低廉。

摘要： 本申请提供一种雷达回波模拟方法及雷达回波信号模拟器，通过控制器接收雷达发射信号，并通过第一存储器对所述雷达发射信号中的每个PRF分别进行第一延时处理，生成并输出发射延时信号；通过第二存储器分别对调制信息中的每个调制信息数据进行第二延时处理，生成并输出调制延时信号；使所述调制延时信号中的每个调制信息数据的脉冲下降沿出现在所述发射延时信号中与所述每个调制信息数据相对应的PRF的脉冲上升沿之前，保证了两者的匹配对齐；然后上述控制器再对所述发射延时信号和所述调制延时信号进行卷积运算，生成并输出雷达回波模拟信号，最终实现对所述雷达发射信号的延时和调制，避免了模拟回波失真的问题。

摘要： 本发明公开了一种双通道雷达回波模拟器，以及产生双通道雷达回波信号的方法和系统。在该双通道雷达回波模拟器中，频率综合器用于提供时钟信号；FPGA控制电路向第一DDS和第二DDS发送控制信号；第一DDS和第二DDS分别接收FPGA控制电路发送来的控制信号，分别输出第一中频信号和第二中频信号，至第一上变频器和第二上变频器；第一上变频器对第一中频信号进行上变频，得到第一射频信号；第二上变频器对第二中频信号进行上变频，得到第二射频信号；功分网络接收第一射频信号和第二射频信号，并对它们进行分解。通过设置两条信号处理路径，本发明能根据雷达与被测目标距离的变化，产生不同延迟的干涉SAR回波信号。

摘要： 本发明公开了一种雷达回波模拟器回波的实现方法，包括如下步骤：1)雷达回波模拟器接收雷达发射的射频发射信号；2)雷达回波模拟器接收雷达发出的PRF和雷达参数信息；3)将步骤1)信号进行变频，AD转换，I/Q分解处理；4)结合场景中目标的径向距离计算绝对延时；5)根据步骤2)中的PRF和步骤4)绝对延时，计算当前PRF下的相对延时；6)根据步骤5)计算的相对延时生成回波信号；7)将步骤6)信号进行数字变频，DA转换，变频处理；8)雷达回波模拟器将步骤7)目标回波信号辐射发出，以使得雷达能够接收到目标回波信号。

摘要： 一种星载测云雷达回波模拟及回波特征参数精度估算方法，根据测云雷达的实际观测数据，结合星载平台观测以及云目标分布和噪声特点，经过距离库加权、天线加权和速度参量修正等得到含噪声的星载测云雷达回波模拟数据，满足不同星载条件下云目标回波特征参数估计精度评估的要求。本发明更贴近实际系统工作情况，可以更为准确的考虑目标分布、卫星运动等对星载平台气象目标特征参数估计精度的评估，达到对星载平台云目标回波特征参数提取的目的。