新一代天气雷达回波强度自动标校技术

回波强度标定技术直接关系到定量测量的准确度,是新一代天气雷达组网定量测量的基础,是提高天气雷达探测精度的重要手段。简要介绍了新一代天气雷达系统的回波强度自动标校技术,并以CINRAD/CC雷达为例,对新一代多普勒天气雷达(CINRAD/CC)自动标校的技术原理作了详细分析,对其在自动标校中采用的DDS(Direct Digital Synthesis)技术以及标校技术的实施方法作了具体的介绍,对其回波强度自动标校的准确度进行了测量,给出了系统自动标校的实际检验结果。结果表明该系统发射参数、接收参数在出现较大变化时,能保证回波强度的测量准确度在1 dB以内。还对影响自动标校准确度的因素作了分析。     

3830多普勒天气雷达的回波信号流程分析

随着全国大气监测自动化项目的展开，我区新一代天气雷达系统建设正如火如荼地进行。目前，我区已先后布设了3部多普勒天气雷达，均为安徽四创电子股份有限公司研发的CINRAD／CC全相参脉冲多普勒天气雷达。该系统对灾害性天气，尤其是突发性中小尺度灾害性天气的监测预警具有重要的作用。本文对3830天气雷达接收通道回波信号的流程进行了分析和归纳，希望能使大家对新一代天气雷达有更进一步的认识。     

略谈大气探测新技术及科研动向

大气探测新技术归纳起来,主要有四个方面:(一)遥感技术;即在远离目标物的地方,接收或感应目标物的信息,如电磁波(红外、可见光、微波)光波、声波等。从而判断目标物状态的技术。它分为主动遥感(有发射和接收系统)和被动遥感(只有接收系统)两类。主动遥感有:①声雷达(如北大地球物理系的)它连续发出声脉冲音频信号并不断接收其散射回波信号,自动绘出奇妙的二维回波图,可分析各种逆温、热羽、重力波、下泄流、雾、海陆风等。②多普勒声雷达:(如国家气象局气科院的)它发射双频声脉冲,检测回波信号的频移,根据多     

“CHILL”雷达系统

1.前言近年来,被称为CHILL的雷达系统已发展为一种独特的相干接收机和数据处理系统。CHILL系统从1972年已投入业务使用。雷达整机的性能见附表。本文的主要内容是叙述相干数据处理和相干接收机。 2.相干接收机为了便于进行变换,相干接收机必须具有线性响应。并且,具备一个宽的动态范围,以适应观测天气回波。获取较宽的动态范围的早期方法是利用一个对数接收机,它的响应不是线性的。解决这一问题的常用方     

多普勒气象雷达发射系统故障分析与处理

正1引言民航吉林空管分局气象台多普勒天气雷达是由安徽四创电子股份有限公司设计、研制的C波段全相参脉冲多普勒天气雷达。能够完成探测降水回波的位置、强度,定量测量200km范围内气象目标的强度。它是警戒强对流危险天气,分析中小尺度天气系统,制作短时天气预报的强有力的工具。多普勒天气雷达发射机是雷达系统的重要组成部分,相对其他单元,由于大量器件长期工作在大电流、高电压、高功率环境下,故障率较高。本文     

从非多普勒天气雷达信号中获取湍流信息的有关模拟试验

本文对云中降水造成的雷达回皮涨落信号进行模拟,为使模拟信号接近实际,加入了一定量的均匀白噪声。模拟试验旨在检验由常规测雨雷达回波涨落信号考虑与湍流信息密切相关的两个问题:1)雷达回波视频信号的涨落谱方差δ_F~2与降水粒子的多普勒频率谱方差δ_f~2之间是否近似地满足关系式δ_F~2=2δ_f~2。2)能否对同一个雷达发射脉冲用相邻两雷达脉冲体积V_1、V_2中的涨落回波之和代替大体积V_3(它等于V_1加V_2)中的涨落回波,估计v_3的涨落谱方差。模拟结果表明:以上两点基本可行。本文并对误差进行了一定的分析。     

用非相干的常规天气雷达提取多普勒速度谱宽——回波强度涨落谱分析

通常非相干的常规天气雷达的应用仅仅是通过雷达回波强度的探测来提供天气目标物的位置和其反射率的信息。本文在国产的非相干的713天气雷达上,对某一固定地点的降水回波进行了离散取样,应用微机(APPLE.Ⅱ)对所获取的离散样本作傅立叶变换(FFT),得到回波强度的涨落谱和谱宽。然后根据涨落谱与多普勒谱之间的确定关系,计算出在气象上非常有用的多普勒速度谱宽和典型的多普勒谱形。     

美国“区域观测和预报服务计划(PROFS0)”考察报告(Ⅱ)

三、PROFS观测系统 1、雷达 PROFS使用三部雷达回波拼图和多普勒速度资料。(1) NCAR(国家大气研究中心)的10cm天气多普勒雷达CP—2是1983年加入系统的,每五分钟提供一次低仰角反射率和径向多普勒速度资料,量程600m—260km(反射率),径向速度量程为1200m—150km,方位角精度为1°(反射率)和2°(多普勒速度)。使用一台DEC PDP—11/24进行资料预处理和通讯管理,通讯速率为0.56Mbps,实际达到0.25Mbps。      

《气象科技进展》创刊十周年 十篇高影响论文奖

正1强对流天气的多普勒天气雷达探测和预警?俞小鼎(1卷3期)引言强对流天气是造成气象灾害的主一,主要包括冰雹、龙卷、雷雨大风和达从它在半个多世纪前开始应用于气象直是监测和预警强对流天气的主要工发射一系列脉冲电磁波,电磁波遇到云会向四面八方散射,其中后向散射波收。传统天气雷达只能提取回波中的强子)信息,而多普勒天气雷达除了提取介绍了对流风暴的分类、主观雷达识别和预警技术以及主要客观产品。     

两种中层大气测风雷达探测原理简介

介绍了中频测风雷达和非相干固态激光测风雷达探测60～100km高度内中层大气风场时产生回波的机制、测风的基本原理，以及雷达系统的组成情况。测定该高度内的风场对于发射人造卫星、航天器和洲际导弹等均有重要的意义，也是作空间天气预报的重要气象参数。     

回波强度测量的误差因素分析及解决方法

回波强度测量误差主要由雷达本身的参数(如发射功率、波束宽度、天线增益、系统损耗等)、气象因子(如折射指数、衰减系数、充塞系数等)、信号处理方法等误差引起.通过对相关雷达参数的相对误差和回波强度绝对误差曲线分析得出,雷达参数天线增益优于0.1 dB、发射峰值功率优于10%、发射频率优于0.1%、脉冲宽度优于1%、波束宽度优于0.01°时,反射率因子测量误差将＜0.8 dBz,可满足新一代天气雷达反射率因子测量误差范围在±1 dB内的技术要求.     

C波段调频连续波天气雷达探测系统及观测试验

对降水云更高时、空分辨率观测资料的需求推动了天气雷达技术的发展,调频连续波雷达(FMCW)系统采用收发分置双天线体制,采用数字直接移相(DDS)技术和快速傅里叶变换(FFT)信号处理技术,获取高度分辨率达到15、30 m,探测周期2—3 s的回波功率谱分布和谱参数,具有脉冲多普勒雷达无法比拟的探测优势。C波段FMCW(C-FMCW)雷达最小可测信号功率达到-170 dBm,微弱信号的定量标校是技术难点。采用标准信号源输出单频信号,经过数字直接移相扩展为与雷达系统相同扫频范围信号,得到最小输入功率可达-169.77 dBm的定标曲线,由定量标校后的谱分布计算得到回波强度谱密度分布。该雷达于2013年6月起在安徽定远开始观测,利用8月24日降水过程探测数据,与距离该地48 km的蚌埠和83 km的合肥SA扫描雷达观测数据,分别进行对流云与层状云的观测比对分析。对于均匀分布的层状降水云,C-FMCW雷达与SA雷达探测结果基本接近, C-FMCW雷达与蚌埠SA雷达的平均均方根误差为1.75 dB,与合肥SA雷达的平均均方根误差为2.02 dB,C-FMCW雷达与两部SA雷达探测的回波强度差异小于1 dB。对观测试验谱参数及回波强度谱密度分布进行了初步分析,C-FMCW雷达在研究降水云体的相态分区、晴空大气边界层回波等方面有较好的应用前景,有助于加深对强降水云中垂直运动的强烈变化的探测和认识。     

X波段相控阵气象雷达回波数据的对比分析

为探究、验证X波段相控阵气象雷达系统及其回波数据的可靠性,基于X波段相控阵气象雷达系统及地基外场试验,对比分析了X波段相控阵气象雷达系统与X波段机械式天线气象雷达系统的回波数据。在脉宽为6μs和1μs两种探测模式下,通过散点分布和概率分布方法对比分析了相控阵天气雷达的回波强度和径向速度数据的差异性。结果表明:(1)在脉宽为6μs和1μs的探测模式下,X波段相控阵气象雷达与常规天气雷达有比较接近的探测能力和可靠的数据质量;在远距离处,相控阵气象雷达的回波数据呈现层次结构清晰、轮廓显著的特性;(2)宽波束以及波束宽度展宽等特性平滑了相控阵气象雷达的回波强度,改变回波结构,弱回波区面积减小,强回波区增大;(3)天线增益不均匀影响相控阵雷达数据质量,理论上可以用1/(cosθcosφ)的增益修正因子对回波强度进行修订。     

WSR-88D新进展

WSR-88D是全相干型和全计算机化的10cm脉冲多普勒天气雷达,功率大(750kW),分辨率高(0.95度,脉宽0.25km),具有极高的探测灵敏度(-10dB_2/50km)和强大的处理功能.在无云晴空条件下,不仅可测边界层的风场,而且从回波(Z)图上可清晰看见冷锋或干湿不连续线的存在,对于潜在的强对流天气如龙卷风和强雷暴的早期监测大有益处,远非常规天气雷达可比.     

脉冲多普勒雷达

多普勒雷达是根据多普勒效应,利用电磁波测定目标物速度的一种工具,早在20多年前已在军事和航空上得到应用,60年代初期引进气象部门,并进一步发展成气象上用的脉冲多普勒雷达,它可以同时得到降水目标物位置和运动的资料,用来探测云雨降水中的气流结构和滴谱分布等,是云雾物理研究及灾害性天气警戒中一种有用的工具。脉冲多普勒雷达发射相干的脉冲电磁波,遇到目标物返回后,根据返回的时间确定位置,根据频率漂移的数据得出运动的情况。云雨降水是弥散目标物,对某个距离上返回的信号进     

云南一次强对流冰雹过程的环流及雷达回波特征分析

详细分析了云南2001年7月6日强对流冰雹天气过程的多普勒雷达加密观测回波资料和各种物理量场。结果表明,高层辐散流场和低层辐合流场的配置形成大气强烈不稳定,在有利的大尺度背景条件下产生的三个中-β系统直接导致此次滇中强对流冰雹天气过程,在多普勒雷达回波上具有典型的右后侧V型槽口回波、弱回波区(WER)、弓形回波、阵风锋回波、钩状回波、回波墙穹隆(弱回波区)和悬挂回波等特征,并且强回波区与多普勒雷达速度场上的逆风区、大风区和风辐合区相关。     

双基地多普勒天气雷达探测能力分析

双基地多普勒天气雷达系统是由一个常规多普勒天气雷达和一个或多个远程被动低增益接收机共同组成,是大气风场探测领域的新技术之一。文中首先在瑞利散射假设的前提下,考虑了雷达波的偏振方向、散射体的空间位置等条件,推导了小球形粒子散射函数在双基地雷达系统中的表达形式,建立了双基地雷达气象方程,并将该方程应用于双基地雷达的探测能力、有效探测范围等方面分析,模拟计算了侧向散射能力和被动雷达回波功率在空间的分布变化,为探讨去除旁瓣影响提供了依据。通过分析证明了双基地雷达系统工作状态垂直偏振优于水平偏振的结论。在入射波为水平偏振情况下,高空探测好于低空,而垂直偏振情况则是低空的散射能力强。如果采用双线偏振发射体制,根据需要采用不同的偏振波组合,能够有效扩大双基地探测的范围和信息量。在水平偏振情况下较强回波区域在基线附近和被动雷达一侧的基线延长线周围。由于侧向散射强度低于后向散射强度,双基地雷达对于弱天气回波不太敏感,它的探测范围小于单基地雷达的探测范围。在双基地雷达探测中旁瓣污染是一个不容忽视的问题。文中对双基地雷达参数进行了模拟回波强度计算,并与实测回波资料进行了比较,两者较一致,存在差别的重要原因可能是被动接收天线的垂直变化影响。     

Wind Analyzer-50H扫描式脉冲激光测风雷达

正WindAnalyzer-50H激光测风雷达系统是典型的主动三维测风遥感雷达,由北京敏视达雷达有限公司自主研发,采用先进的激光技术、基于激光脉冲多普勒频移原理,根据空气中颗粒(灰尘、盐晶体、云雾水汽、污染颗粒等气溶胶)的激光后向散射回波,连续测量风速、风向、三维风廓线等信息,实时获得高时空分辨率、高精度的风场数据。该系统性能安全稳定,最大探测距离达5 km,可有效探测机场跑道附近近地面的风场、风切变以及飞机尾涡。     

基于多普勒天气雷达的火情自动识别系统

新一代多普勒天气雷达(CINRAD-SA)具有探测森林火灾的能力,由于火灾雷达回波的空间尺度仅为降水回波的几分之一甚至小几个量级,且混合在杂波中,因此难以被及早发现.为了使雷达自动识别火情(火灾)成为可能,文章提出并详细讨论了自动识别火灾回波的“火灾杂波过滤法”,以及利用非零速度距离库数和反射率距离库数来过滤降水回波的“降水回波过滤法”,并在此基础上研制了基于多普勒天气雷达的火情自动识别系统.在长达一年半时间的试运行中,系统监测到温州辖区内近百起火情,它对火情预警的命中率(POD)、误警率(FAR)和临界成功指数(CSI)分别为79％、4％和76％.在有效监测范围(距离雷达站半径约110 km)内,该系统能对森林(草原)火情进行自动识别、定位和报警,并提供每6 min一次的连续跟踪监测.这种新的火情自动识别和监测方法可为森林消防指挥部门提供更为及时、准确的火情动态信息,也为多普勒天气雷达拓展了新的应用领域.     

毫米波测云雷达的系统定标和探测能力研究

毫米波测云雷达是中国自主研制的一部双线偏振全相干8.6 mm波长的测云雷达.本文在介绍该雷达系统的参数和技术特点的同时;重点阐述了厂家用外接仪表对该雷达天线系统、发射机系统以及接收机系统等硬件参数进行测试的方法,检验了雷达回波功率动态范围的定标和测量参数的定标结果;并从理论计算,配合试验区域内另外两部10cm波长的天气...