针对一次对流云降水反演大气垂直运动速度及雨滴谱

反演大气垂直速度和雨滴谱分布是研究云降水机制和云微物理信息的重要内容,对人工预报天气、干预天气都有重要意义。针对2021年8月29日安徽省内毫米波雷达探测到的一次对流云降水过程,处理毫米波雷达的功率谱数据并进行大气垂直速度和雨滴谱反演。在小粒子示踪法的基础上引入改进小粒子示踪法:选取有效云信号段中最小功率对应的谱点作为反演大气垂直速度的示踪物。首先,根据改进前后的小粒子示踪法分别从功率谱数据中反演大气垂直速度,并跟基数据反演大气速度的结果展开对比分析。进一步得到粒子在静止空气中的下落速度,根据现有粒子下落速度-粒子直径之间的经验公式计算反演粒子直径。研究表明:(1)采用改进后的小粒子示踪法反演大气垂直速度得到的结果比小粒子示踪法得到的结果更精确,在云层内部两者误差较大;(2)进一步得到粒子下落速度,结合探测时段的天气状况,得到的粒子速度与大气速度可很好地契合,跟对流云天气情况信息大致吻合;(3)粒子浓度是反演雨滴谱分布时需要注意的主要参数,云在快速发展过程中,内部粒子持续朝外部扩张,云内部的粒子浓度较小,云边界的粒子浓度反而较大。

小样本条件下雷达信号的生成与轻量化识别

目的针对目前深度学习方法在雷达信号识别中需要海量数据且网络复杂、计算量大、设备要求高等问题,方法提出一种联合改进CycleGAN和MobileNetV3-Small轻量化卷积神经网络的雷达信号识别算法。首先,选取8种常见的雷达信号类型构建时域序列,为了更好保留时频特征,在信号预处理阶段将其通过崔-威廉斯分布形成图像数据集,在数据集扩充阶段将图像数据集作为CycleGAN迁移网络的输入,约束指导目标图像的生成,以解决样本不足的问题;然后,在CycleGAN的生成器中引入U-Net结构和残差密集块并更改判别器的判别方式和损失函数,以解决数据集扩增过程中的特征模糊和梯度消失等问题;最后,在信号识别阶段,通过构建具有代表性的MobileNetV3-Small轻量化网络,完成识别验证任务。结果图像生成网络CycleGAN的图像评价指标PSNR为39.74 dB,SSIM为0.95;MobileNet-Small信号识别网络模型迭代训练100次的参数量为1538942,总运行时间为2152 s,FLOPs为127351188,准确率为99.30%。结论本文算法生成的图像与真实样本相似度高、失真度小,在不以牺牲准确率为代价的前提下识别速度有很大提升,有效实现了小样本条件下雷达信号的高精度识别。

Formation flying orbit design for the distributed synthetic aperture radar satellite

Formation flying orbit design is one of the key technologies for system design and performance analysis of the distributed SAR satellites. The approximately analytic solution of the passive stable formation flying orbit elements is explored based on the expansion form of Kepler's equation. A new method of orbital parameters design for three-dimensional formation flying SAR satellites is presented, and the precision of the orbital elements is analyzed. Formation flying orbit elements are calculated for the L-Band distributed SAR satellites using the formulas deduced in this paper. The accuracy of the orbital elements is validated by the computer simulation results presented in this paper.

一种基于距离补偿的分布式小卫星双基SAR成像方法

在一定条件下,分布式小卫星双基SAR可近似认为是一种信号发射器与接收器平行运动的双基SAR系统。针对其结构特点,该文提出一种基于距离补偿的成像方法。通过该方法可把双基SAR的相位信息以单基SAR 的形式表示,这样就可利用单基SAR的成像算法对双基SAR进行研究。本文结合波数域算法对这一方法进行了阐述,并给出了仿真结果。仿真结果表明,该方法可有效应用于分布式小卫星双基SAR的成像中。

星载双基地雷达空时二维杂波建模和特性分析

建立了星载双基地雷达杂波模型,考虑了卫星椭圆轨道、地球表面弯曲、地球自转、距离模糊以及收发几何配置等因素对杂波的影响.基于该模型对星载双基地雷达杂波的空时二维特性及其对空时二维自适应处理(STAP)性能的影响进行了仿真分析,结果表明,星载双基地雷达的杂波分布具有空变性和时变性;这些特性以及距离模糊都会导致系统抑制杂波性能的下降.另外,当接收阵列阵元都放置在一颗卫星上时,由于接收阵列的低空间分辨率导致难以检测低速目标,仿真结果表明,将接收阵列空间超稀疏分布(分布式小卫星)可以很好的解决这一问题.

椭球雨滴群旋转轴呈正态分布情况时雷达反射率因子的修正

推导出了在云降水粒子群为小旋转椭球水滴群、椭球旋转轴呈正态分布、云降水粒子谱为M-P分布情况下的雷达气象方程,并且重新定义了相应的雷达反射率因子,确定了在用雷达测定非球形雨滴降水时的订正系数。为新一代多普勒天气雷达观测资料的雨滴形状和分布特征订正、提高降水测量精度提供了理论依据和方法。

分布式小卫星SAR回波仿真的并行化研究

分布式小卫星SAR系统回波仿真的计算量和存储量巨大,本文分析了回波仿真及其快速算法,提出了基于仿真时间分解和基于场景分解的两种并行任务分解方法;性能分析表明,前者能够显著提高算法的加速效率,后者在处理大尺寸场景时能有效克服内存不足的问题。最后,一组小型集群系统环境下的仿真实验数据证实了两种方法的可行性和有效性。

多通道SAR误差估计与补偿方法及其实测数据验证

多通道SAR系统能够突破最小天线面积条件的约束,同时获得宽测绘带、高分辨率的SAR图像。相对于单通道SAR系统,多通道系统中存在更多的误差源,这将大大降低SAR图像的质量。利用一组三通道SAR实测数据作为实验对象,根据各种误差源对SAR成像处理的影响,对系统中可能存在的各种误差源进行了分类并给出相应补偿方法。实测数据的处理结果验证了以上方法的有效性。

分布式小卫星SAR系统地面运动目标检测方法

本文研究了分布式小卫星SAR系统的地面运动目标检测(GMTI)方法,并解决了小天线带来的距离/多普勒模糊,以及超稀疏阵带来的高旁瓣问题.本文方法的主要思想是利用空时自适应处理(STAP)把地面运动目标谱与杂波谱分离开,然后再利用SAR成像处理对分离开的地面运动目标谱进行聚焦.针对超稀疏阵的高旁瓣模糊问题,提出通过导向扫描空时平面来克服盲速影响.

分布式小卫星雷达阵列误差估计与校正方法

当前星载测量仪器难以获得分布式小卫星SAR系统相干处理的阵元位置测量精度,为此提出了一种可以直接从杂波数据中估计阵列误差的算法,进而可以对阵列误差进行有效的校正。该算法充分利用分布式小卫星SAR系统接收回波数据的空 时 频特点,具有简单、收敛快、估计精度高等优点。最后利用仿真验证了该方法的有效性。

雷达设备的维修性测试方法研究

雷达设备的维修性测试方法研究有助于提高雷达设备的维修性水平,减少雷达的寿命周期费用。基于国军标规定典型维修性测试方法,结合雷达设备特点,在样本量选取、测试数据处理等方面进行了改进处理,并提出了基于Bayes理论的减少测试样本量处理算法,使雷达设备的维修性测试更加科学合理。

用分布式小卫星提高星载SAR的方位向分辨率

通过分析传统星载合成孔径雷达 (SAR)在提高方位向分辨率时所遇到的困难 ,提出一种利用分布式小卫星提高星载SAR方位分辨率的方法。该方法把多个卫星天线的波束进行相干合成 ,从而达到增加合成孔径长度 ,提高方位向分辨率的目的。同时详细给出了该方法的原理和实现步骤。计算机仿真结果表明了该方法的有效性。最后 ,还指出有待进一步考虑的问题。

SAR-GMTI构型下分布式小卫星误差估计方法

针对合成孔径雷达(SAR)成像、地面动目标检测(GMTI)功能的实现,分布式小卫星的最佳构型为沿航向分布,但误差的存在会使性能下降.提出了一种基于距离脉压后时间-方位多普勒域回波数据的分布式小卫星误差估计方法.通过距离向脉压,提高了信噪比,采用预先估计并补偿幅度误差的方法,克服了幅度误差与沿航向位置误差的相互影响.仿真结果表明,与传统方法相比,本文方法收敛速度加快,估计精度得到提高.

小卫星分布式雷达空间状态测量方法

根据小卫星分布式雷达的空间分布特点,提出了一种实现小卫星分布式雷达空间相对状态测量的方法,重点研究了基于无线电的小卫星分布式雷达星间相对状态测量;综合采用无线电测量、星敏感器测向可实现小卫星分布式雷达相对状态的测量;经仿真分析表明:该方法符合小卫星分布式雷达相对状态测量要求自主性强、精度高的特点.

高精度星间基线测量方法探讨

针对小卫星分布式雷达星间基线测量的高精度需求,提出了无线电和激光组合测量方法.无线电测量既能引导激光测量系统,又能实现星间通信.该组合方法精度高,且符合星间测量、通信、时间频率同步一体化设计要求.

基于小样本的雷达探测距离数据统计方法

为了对小样本条件下机载火控雷达探测距离指标作出合理的验证,并且节约试验成本,本文在分析常用雷达探测距离评定方法不足的基础上,针对雷达探测距离试验的特点,提出了利用数理统计中的t分布理论,按t分布方法对雷达探测距离进行了估计,得到雷达探测距离分布符合非中心t分布特征,同时对试验样本量进行了预测。雷达探测距离的小子样￡分布检验法,既能够达到减少飞行试验架次,试验结果也可信。实践证明,该方法有明显的优越性和应用前景。

主星带伴随分布式小卫星SAR系统效能分析

针对主星带伴随分布式小卫星系统效能分析中几个关键问题进行了研究。首先,根据分布式小卫星SAR 系统的任务需求,给出了系统效能评估指标体系;结合分布式小卫星轨道运行特点,建立了系统能力模型;根据系统的工作状态,建立了系统可靠性Markov模型;基于能力模型与可靠性模型,建立了主星带伴随分布式小卫星SAR 系统效能评估模型。仿真结果证明,以上模型的建立为主星带伴随分布式小卫星SAR系统效能分析以及系统参数设计提供理论依据。

一种主星带小卫星分布式SAR系统的多基线干涉测高方法

针对主星带小卫星分布式SAR系统进行多基线干涉测高的优越性,本文提出了一种多基线干涉测高方法。先从干涉测高原理入手,分析特征量ψ对于绝对测高精度的影响;利用第三颗小卫星接收的回波得到另一个干涉相位,消除掉原来的特征量ψ,建立了多基线干涉测高原理,并推导了所有特征量对于绝对测高精度的误差传递;最后,仿真结果证明本方法是有效的。

多目标跟踪的分布式MIMO雷达最少阵元选取算法

针对分布式多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)雷达在多任务模式下对目标快速跟踪的需求,结合"低慢小"目标的特点,提出了基于多目标位置跟踪的收发阵元选取算法。首先,以选取最小的阵元集合为代价函数,在指定的位置估计精度的约束下,建立了阵元选取的优化模型。然后,将该优化问题看作成背包问题,提出了改进的阵元选取算法对模型进行求解。仿真结果表明,所提算法能够在降低系统计算量的同时,实现系统可接受的选取性能。此外,目标位置估计精度要求越高,其优势越明显。因此,所提算法有利于对多目标的快速跟踪。

基于Hadoop的海量气象雷达小文件存储研究

针对气象雷达观测产生的文件多、数据量大、计算复杂等特点,通过研究分布式存储计算平台Hadoop,提出将雷达观测中实时生成的一次产品文件直接存储在HBase中;而对立体扫描文件和计算生成的二次产品文件,采用Sequence File技术合并处理后存储在Hadoop分布式文件系统中。根据雷达文件的标识特点,将HBase的行主键设计成时间+产品参数,利用随机散列与预分区保证HBase中regionserver的负载均衡;通过与直接存储在Hadoop分布式文件系统的方案进行比较,从Name Node的内存占用和文件读取时间两个方面进行测试和方案评估。实验证明该方案节省约60%的Name Node的内存空间,同时提高近18%的文件读取速率。