双频段双极化星载降水测量雷达天线设计

为了解决双频段双极化星载降水测量雷达的波束宽度匹配和波束指向匹配问题,该文提出双频双极化共孔径馈源照射抛物柱反射面天线的方案。共孔径馈源Ku频段采用微带天线,Ka频段采用波导缝隙天线,两者层叠交错排列在一起。实测结果表明,波束宽度匹配指标和波束指向匹配指标与美国国家航空航天局正在研发的第2代星载降水测量雷达的指标相当。相对于第2代星载降水测量雷达天线采用的分置式馈源,该文给出的共孔径馈源具有占用空间小的优点,适用于星载平台。

全球地表雷达后向散射系数的特性分析及其对星载降水测量雷达系统设计的影响

全球地表雷达后向散射系数(NRCS)的统计特性分析是开展星载降水测量雷达(SPR)系统论证的基础,但大范围、长时间地表NRCS的测量难度大、费用高,目前,我国Ku频段小入射角大范围地表NRCS的测量、统计特性研究几乎还处于空白状态。该文提出利用热带降水测量计划(TRMM)卫星2011年度观测数据对全球地表NRCS进行了统计特性分析,得到了NRCS的均值、均方差等统计量与入射角的关系。在此基础上,分析了其对星载降水测量雷达的系统动态范围、天线旁瓣、脉冲压缩旁瓣、雷达定标等方面系统设计的影响,为我国星载降水测量雷达的系统指标论证和定标方法的优化选择提供了依据。

星载降水测量雷达有源定标技术研究

针对降水测量雷达的定标需求,提出基于四个有源雷达定标器的多站有源定标方法,给出定标器布设方式,并设计有源定标时序。分析定标过程中的误差源及其对定标精度的影响,仿真验证表明,四站有源定标的波束匹配偏差定标精度优于0.01°,系统定标精度优于1dB。方法在满足高精度定标的同时,能够实现在降水观测模式下对雷达性能的评估,降低天地定标试验的复杂度。

星载降水测量雷达参数对反演结果的影响

星载降水测量雷达属于主动式遥感仪器,具有较高的径向分辨率,可以获得降水云内部的三维信息。文中研究星载降水测量雷达地面反演中常用的衰减订正算法——KZS算法,对该算法进行仿真分析,并在此基础上进一步仿真分析雷达参数对反演结果的影响。仿真结果表明,该算法具有较高的工程应用价值。

星载降水测量雷达反射率因子宽幅计算调度策略及应用

我国首颗降水测量卫星于2023年4月成功发射,联合使用主被动微波仪器双频降水测量雷达和微波成像仪开展高精度降水探测。针对降水测量雷达幅宽覆盖有限的现状,利用同平台微波成像仪资料,采用深度学习模型研发了宽幅雷达反射率因子产品,实现了降水测量雷达现有幅宽的2.67倍覆盖,显著增大了降水测量雷达的观测范围。以2023年台风“泰利”和华北极端短时强降水为例对业务生成的宽幅结果进行应用潜力分析,结果显示,宽幅雷达反射率因子的计算结果与地基雷达反射率因子的结果较为一致,在实际业务中具有较强的参考性。在地面系统业务调度中,为了支撑持续不断的宽幅雷达反射率因子数据的高时效计算,设计了宽幅雷达反射率因子业务流程,综合考虑业务实施的资源消耗、时效性及可靠性等,提出数据驱动的最佳业务调度策略,可以有效地减少运行时间,提高业务产品生成与服务的时效性。

星载主动式微波气象遥感载荷技术现状与发展趋势

星载主动式气象遥感载荷是一种新型气象遥感仪器,与被动光学微波气象遥感载荷相比,其拥有距离向分辨能力,且不受地表背景辐射影响,可实现云、雨等气象要素的高精度三维立体探测,对提高数值天气预报精度、增强灾害性天气的预警预报能力等有着重要意义。未来星载主动式气象遥感载荷将与现有的极轨、高轨被动气象遥感载荷组成完整的气象观测体系,实现对地高频次、高时效、大范围的气象观测,能够大幅提高我国气象观测水平。简要介绍国内外星载主动式微波气象遥感技术的发展现状,总结提炼其中的关键技术,给出星载主动式气象遥感载荷的发展趋势,为我国相关专业的发展提供参考。

基于改进的粒子群算法实现阶梯幅度量化相控阵天线的低副瓣

从统计意义上逼近传统的连续加权分布,利用无约束优化方法求出一组最优量化台阶.在此基础上,提出处理加权宽度的改进约束整数粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法,实现阶梯幅度量化加权.设计了处理量化幅度权值的Powell-PSO混合算法,进一步降低峰值副瓣电平.首次设计星载降水测量雷达(precipitation radar,PR)相控阵天线的低副瓣,改进的PSO算法在寻优能力、算法鲁棒性方面都得到了增强.