相控阵技术在大气探测中的应用及面临的挑战

摘要： 近年国际上相控阵技术在大气探测领域中的应用有了重要进展,成为雷达气象学研究的又一新热点,并可能成为今后天气雷达发展的重要方向。介绍了相控阵技术在大气探测中应用现状和研究进展,以及近年在气象应用中所获得的最新研究结果,展望了相控阵技术的应用前景,进一步讨论了开展相控阵技术研究所面临的技术挑战和未来发展的方向。为我国开展相控阵天气雷达的研制提供参考。     

相控阵天气雷达波束特性

为了缩短雷达的探测周期, 相控阵天气雷达必须采用宽波束发射, 多波束接收。该文在天线口径为均匀分布和非均匀分布情况下讨论了相位扫描天线的方向图, 对波束特性进行分析, 提出采用非均匀划分子空间方法可对相位扫描天线带来的波束展宽效应和增益减小进行补偿, 并模拟设计了一个相控阵天气雷达天线方案, 给出宽波束和多个窄波束方向图及波束参数。结果表明:海明加权方法可使副瓣电平降低到-25 dB, 能基本满足天气探测需求; 采用非均匀划分子空间能够对波束宽度和天线增益进行补偿; 文中所设计的天线方案不仅能够缩短雷达的探测周期, 还能充分利用雷达的照射能量。     

插值法在去除MODIS遥感影像条带噪声中的应用

采用多元并扫方式(1 km分辨率10元并扫,500 m分辨率20元并扫,250 m分辨率40元并扫)的MODIS传感器,由于各探测单元在轨响应差异而引起的条带噪声对MODIS定量产品的反演计算精度造成一定影响。为了尽可能减少这种影响,提高MODIS定量产品反演精度,本文提出了应用插值法剔除MODIS数据条带噪声。研究首先分析了传统去条带噪声方法的弊端,根据条带噪声在MODIS影像中的分布规律,以及如何准确判断条带噪声所在的行,然后应用插值法去除了MODIS波段5和波段30影像的条带噪声,取得了满意的效果,最后对图像的去除效果与传统的矩匹配法和傅立叶变换法进行了比较,并用两种评价指标做出评价。结果表明,两种评价指标得出的结果一致,也正说明了插值法是一种很好的去除MODIS数据条带噪声的方法,同时用这种方法处理后的图像还能保留原有的大部分信息。     

浅谈地市级电视天气预报节目语言的体会

每晚中央电视台新闻联播之后,那悠美动听的背景音乐,那画面清晰的彩色卫星云图及地面形势图,那标着阴晴风雪的祖国版图,成为许多人关注的焦点。为此,各地市气象部门主动与电视台多次磋商,纷纷把电视天气预报节目搬上荧屏。随着电视制作技术的不断提高,各地市的天气预报节目形式、内容丰富多样,广告画面也向三维动画靠拢,但是大众化的气象语言却是单一、枯燥,这使得观众对电视预报节目的语言体系感到美中不足。为此,我提几点意见以供参考。要推陈出新,别致新颖,以言传情比如说开场白吧,当电视上一出现“天气预报”四个字,播音…     

城区高光谱遥感数据假彩色波段组合研究

高光谱数据具有波段数目多、波段宽度窄、数据量庞大等特点，如何根据具体的应用目的，在众多的波段中选取最佳波段组合用于假彩色合成，对于有效进行高光谱数据处理、分析及信息提取至关重要。以面阵推帚式机载超光谱成像仪(PHI)获得的上海市黄浦江附近复杂地表高光谱图像数据为例，分析了图像所包含的信息量、各通道之间的相关性以及影像上各地物的光谱特征，选出了那些包含信息量大、相关性小、光谱差异大的波段子集，然后再结合协方差矩阵特征值法、最佳指数法和波段指数法波段组合方法选出了高光谱遥感图像的最佳波段组合。     

基于VC++平台的相控阵天气雷达NetCDF数据读取与产品显示

介绍相控阵雷达的特点、NetCDF数据文件结构、VC++程序读取NetCDF存储的相控阵天气雷达数据和产品的生成,重点探讨NetCDF的文件结构和其数据读取的过程。 使用美国新改装的相控阵天气雷达与常规多普勒天气雷达在2004年所做的一次同步观测试验获取的NetCDF数据,在VC++平台下编写程序,完成对NetCDF数据读取及雷达产品显示,借助生成的产品,通过具体实例比较和分析了两部雷达各自的性能特点。     

新一代天气雷达发射机寄生频谱分析与处理方法

针对新一代天气雷达(CINRAD)发射机频谱中存在寄生谱线的现象,建立了雷达发射信号寄生调制的数学模型,根据CINRAD雷达发射机组成原理框图,分析了寄生谱线产生的原因,并提出了解决雷达发射机寄生谱线问题的方法,利用该方法在某CINRAD雷达系统联调和测试中基本消除了发射机输出频谱的寄生谱线,提高了发射机的频谱纯度.     

相控阵天气雷达与多普勒雷达的探测精度与探测能力对比研究

相控阵技术应用到大气探测领域是一项崭新的课题,国外已开展了此项研究.为了研究相控阵天气雷达在大气探测领域的探测能力和探测精度,使用美国相控阵天气雷达与多普勒天气雷达同步探测的两次强天气资料,分析比较了两部不同扫描体制雷达的径向探测精度、切向探测精度、扫描时间、灵敏度以及在探测强风暴反射率因子特征、径向速度和超级单体的演变过程.结果表明:电扫描雷达的探测精度会随着波束指向角的变化而变化,而多普勒雷达在整个扫描范围内不随扫描方向角的改变而改变.相控阵天气雷达的切向分辨率比多普勒雷达低,提出了在方位上采用窄波束、俯仰方向上采用宽波束扫描,同时在接收时采用多个窄波束覆盖发射波束的接收方法.将存在模糊的速度场恢复为连续的速度场然后再对速度数值进行调整的退模糊方法也能剔除波束多路转换扫描方式下的速度模糊现象.     

基于VC++平台的相控阵天气雷达NetCDF数据读取与产品显示

介绍相控阵雷达的特点、NetCDF数据文件结构、VC++程序读取NetCDF存储的相控阵天气雷达数据和产品的生成,重点探讨NetCDF的文件结构和其数据读取的过程。使用美国新改装的相控阵天气雷达与常规多普勒天气雷达在2004年所做的一次同步观测试验获取的NetCDF数据,在VC++平台下编写程序,完成对NetCDF数据读取及雷达产品显示,借助生成的产品,通过具体实例比较和分析了两部雷达各自的性能特点。     

新一代天气雷达运行保障能力分析

为提高全国新一代天气雷达运行保障能力,选取了近5年多新一代天气雷达发生的3211个故障案例,从9个雷达分系统方面,按不同型号,对其发生的故障进行了分类统计分析,同时对导致故障的原因也进行了分析。结果表明:对于长期处在高电压工作状态下,且极易被烧坏的器件,以及运行时间较长的器件,要加强备件的备份,提高备件的可靠性、耐压性;要保持机房环境恒温、恒湿、防尘,使雷达能在良好的环境下工作;加强对电机碳刷碳粉尘的清理,定期地对汇流环进行维护、清洗,防止碳刷磨损,以减小被损坏的机会,以及对长时间在高、低温环境下运转的机械结构器件定期维护,以提高运动部件的可靠性;还要重点保证电力、雷达与外界通信畅通,使资料能够正常上传。