Shuttle imaging radar-C (SIR-C) detection for the Cenozoic volcanoes in West Kunlun, China

THE technique of imaging radar remote sensing is one of the most important means for earth observation in the 1990s. Imaging radar, transmitting electromagnetic wave from its sideways, is very sensitive to the surface roughness and, to a large extent, can accentuate the terrain information and explicitly depict the details of surface features. Therefore, it is

船载测控雷达高频接收机无人值守功能的设计

随着我国航天测控事业的发展,在轨航天飞行器数量逐年增加,陆地测控站已经由原来的人工操作模式过渡到自动化运行模式;但是在日常工作中,船载S频段测控雷达高频接收机仍需频繁借助人工进行本地开关机,并且在跟踪飞行目标过程中需要人工进行现场识别并设置信号工作频点,存在时效性差和工作效率低的问题;为解决此问题,设计一种设备远程加去电、飞行目标极化判断和频点自动识别设置系统;该系统采取非侵入式,可在常态化任务和海上测控任务中进行灵活切换,不影响系统原有工作方式;该系统基于LabWindows/CVI环境平台控制网络继电器和频谱仪实现了高频接收机的远程加去电、目标信号自动搜索捕获和跟踪旋向和点频设置,提高了船载测控站完成常态化任务的时效性和可靠性。

两次森林火灾的双偏振雷达探测特征分析

通过对2020年3月17日山东烟台、4月23日山东青岛发生的两次森林火灾的双偏振雷达探测资料进行分析,结果表明:(1)森林火灾燃烧产生的灰烬上升到空中,随环境风向下风方飘散,形成烟羽,烟羽的雷达反射率因子在20 dBZ左右,火灾点上空很小范围最大值达36 dBZ。(2)两次山火的灰烬飘浮物随环境风向下游扩散的最远距离分别是65 km和94 km,最高上升高度分别达3.7 km和4.8 km。(3)追踪烟羽的前沿可以估算相应高度上环境风的速度;两次火灾都发生在晴天,环境风速不大,除了烟羽边缘位置速度谱宽值较大外,其余部分速度谱宽都很小,大部分为1~2 m·s^(-1)。(4)相关系数(C_(c))、差分反射率(Z_(DR))和差分相移(ΦDP)探测到的范围与雷达反射率因子的演变形态和面积接近,同样随烟羽的扩散而逐渐增大;C_(c)值非常小,大多数区域小于0.9,少数距离库库元的C_(c)值低于0.5;火灾点上空的Z_(DR)值有相对较小的区域,为2~3 dB,而火灾点下风方,大部分Z_(DR)值都很大,大多超过5 dB。(5)两次森林火灾的双偏振探测特征表明,产生回波的反射物主要是干草、松针等燃烧后的灰烬形成的水平尺度较大的非球形粒子反射物。

Ka波段毫米波云雷达对青藏高原东南缘降水回波的分析

利用丽江站新建的Ka波段毫米波云雷达获得的高时间分辨率的垂直观测资料,结合同址的地面自动气象站和雨滴谱的分钟数据、常规探空数据和附近C波段天气雷达的强度回波,分析了两次降水过程前后云雷达反射率因子Z、径向速度V_(r)、速度谱宽S_(w)的垂直变化规律。分析表明:在发生弱降水时,云雷达Z在垂直方向的变化不明显;但V_(r)、S_(w)值在0℃层稍低位置有一个明显的分界层(融化层),粒子通过融化层后V_(r)、S_(w)都是快速变大,这个变化主要是粒子的相态由固态变成液态引发的,可以通过V_(r)、S_(w)突变值的位置来识别0℃层亮带的高度。从C波段天气雷达回波强度、剖面图及云雷达位置的时间-高度图看,对毛毛雨和小雨的回波,强度和高度差异比较明显,毛毛雨比小雨回波高度低、强度弱,与云雷达相比C波段雷达对高一些的云观测不到,对距离较远的弱降水回波无法观测到;由于相同粒子对不同波长电磁波的散射不一样,造成两种雷达垂直方向观测到的Z变化不同。对比弱降水回波,云雷达在强降水时:Z出现缺口;V_(r)在0℃层以上有较大的正值(弱降水的V_(r)都是负值);在0℃层以上S_(w)变得更大(弱降水时S_(w)在0℃层以上值较小,在0℃层以下较大)。在强降水时,从C波段雷达回波强度时间-高度图看,垂直方向回波强度变化明显,在同一时刻回波强度由地面向空中的变化是逐渐减小的;不同时间同一高度层强度也有变化,云雷达雨衰缺口时段回波明显强于其他时段。在个例分析中,发生分钟降水量在0.3 mm以下强度的降水,云雷达可以观测到完整的云信息;发生分钟降水量在0.5 mm以上强度的降水,云雷达会有严重的雨衰,无法观测到完整的云信息。

青岛机场一次冰雹过程的双偏振雷达分析

利用常规气象观测站点资料、探空资料、青岛S波段多普勒和双偏振雷达资料对2023年7月8日下午青岛机场一次对流单体冰雹过程天气背景以及雷达回波特征进行分析。结果表明:此次冰雹过程是在500 hPa强西风带、冷涡槽的共同作用下发生的,具有很强的局地性。整层大气具有强的不稳定性,上干下湿特征明显,低层垂直风切变强度中等,深层垂直风切变较强,0~6 km风矢量差达到21 m/s,高低空温差较大,湿球温度0℃高度为4 km。雷达回波具有高耸的强回波、有界弱回波区、回波悬垂和三体散射结构,同时中层4~8 km的高度处有明显中气旋结构,气旋直径约4 km,辐合层厚度约为3.2 km,高层出现速度辐散,这些均为典型雹暴的雷达特征。单体的垂直液态水含量(C-VIL)和垂直液态水含量(VIL)密度的大值能够很好对应冰雹粒子,C-VIL突变还能作为预报冰雹和大风参考指标,C-VIL跃增出现比青岛机场降雹提前30 min,骤降出现比青岛机场大风出现提前7 min。这次冰雹过程,双偏振雷达差分反射率因子Z_(DR)和相关系数ρhv能有效区分冰雹和强降水,而差分相位常数K_(DP)大值区对应大雨或融化的冰雹,需要结合其他参量进一步判断粒子形态。这次冰雹过程出现了明显的Z_(DR)和K_(DP)柱结构,Z_(DR)柱高于K_(DP)柱,Z_(DR)柱对应较强的上升运动,与速度图上的中气旋位置相对应,K_(DP)柱对应着较明显的下沉气流。分析的结果能为青岛机场的冰雹短临预报提供一定的参考,也对于实际应用双偏振雷达产品有一定的指示意义。

S模式二次雷达询问策略的研究和改进

通常常规二次雷达(SSR)工作在A/C模式,S模式二次雷达工作在交互模式,通过不同的询问策略获得应答信号。在实际应用中发现,特殊应答机对于交互模式的应答存在丢点问题。本文通过对现有S模式二次雷达询问策略的分析和研究,在国际民航组织二次雷达规范的基础上提出了改进的询问策略,解决了S模式二次雷达与传统A/C模式二次雷达兼容过程中偶尔出现的目标丢失问题,为S模式二次雷达的运用提供了建设性意见。

多普勒雷达V型缺口特征在冰雹预报预警中的应用分析

利用山西4部C波段多普勒天气雷达基数据和地面观测资料,对2009-2017年山西出现的38次多普勒雷达V型缺口特征进行统计分析,研究多普勒雷达V型缺口特征与降雹的对应关系,总结V型缺口对冰雹的预报预警指标,并在2018-2022年开展实时业务应用,对V型缺口特征及预报预警指标进行检验并订正。结果表明:降雹在V型缺口出现后开始,在V型缺口消失前结束;降雹概率与V型缺口起始高度无明显的对应关系;V型缺口对应的上升气流高度≤4 km时无降雹;V型缺口理想的观测仰角为2.4°~6.0°,最佳观测仰角为2.4°;强回波区呈现“蝴蝶状”是降雹最强阶段。降雹开始阶段预报预警指标及关注点:(1)V型缺口有弱回波区或有界弱回波区;(2)初始V型缺口沿径向长度>30 km,当≤30 km时上升气流伸展高度要超过4 km;(3)平均径向速度具有低层辐合高层辐散特征。满足以上3点可预报有冰雹出现,如果V型缺口首先在6.0°仰角观测到,可预报有大冰雹出现(直径大于1 cm),并立即发布预报预警信号。冰雹持续期间预报预警指标及关注点:(1)>50 dBZ强回波中心连续下降且回波顶高>10 km;(2)V型缺口对应的弱回波区呈倾斜状;(3)弱回波区或有界弱回波区稳定维持;(4)当在0.5°仰角观测到V型缺口时可预报冰雹仍在持续;当强回波区呈现“蝴蝶状”,可预报降雹强度增强;(5)当V型缺口最大垂直液态水含量>22 kg·m^(-2)、垂直液态水含量跃增量>26 kg·m^(-2)、垂直液态水含量密度>3.6 g·m^(-3)时,出现冰雹的概率较大。

黔北一次冰雹天气过程C波段双偏振雷达资料分析

【目的】为进一步探索C波段双偏振雷达参数指标的本地化运用。【方法】利用习水C波段双偏振雷达资料、地面自动站资料、探空资料,对2022年3月16日发生在黔北的一次冰雹天气过程成因以及双偏振雷达回波特征进行分析。【结果】(1)此次强对流天气发生在500 hPa前倾槽前、低层低涡切变东南侧,中低空急流的北侧及地面低压倒槽内,同时午后升温及中高层干冷平流入侵,使得层结更趋于上干冷下暖湿的不稳定层结,冷锋前沿的地面辐合线为过程提供了触发机制。(2)过程由多单体风暴引发,最大反射率因子达65 dBz, 40 mm冰雹出现了三体散射,剖面图中出现了悬垂结构和有界弱回波区,低层观测到辐合速度对。(3)对比30 mm和40 mm的冰雹双偏振参数发现:融化层以上冰雹ZDR在-1~0.2 dB,CC值在0.90~0.99之间,KDP均为0;从融化层以下,30 mm冰雹CC值在0.70~0.90,40 mm冰雹CC值在0.80~0.97,两者有所区别,ZDR也有明显增加,在0~4 dB之间;由于融化层以下大雨滴的混合,KDP在0~3.1°·km^(-1)之间。(4)大冰雹偏振参数出现明显ZDR柱、KDP柱,CC谷,CC图中出现明显的非均匀波束充塞,ZDR和CC图中有明显的三体散射现象。【结论】该文仅是对一次多单体天气过程个例的偏振参数特征粗略分析,未来仍需分析更多个例用以完善C波段双偏振天气雷达在强对流天气中各种偏振参数的标准,为实际业务提供更精准的参考。

降水微物理过程的C波段垂直指向雷达反演研究

降水微物理过程是对空中雨滴的蒸发、碰并和凝结等演化过程的最直接描述。对降水过程中微物理特征的分析,有利于提高对云体的认识,为降水估计与数值模式参数化提供技术支撑。研究依托中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室在广东龙门建立的超级观测站,基于C波段调频连续波雷达高时空分辨率的多普勒功率谱数据。分析了2020年6月6-9日(前汛期),受西南季风影响,形成的一次持续时间长、累积雨量大、降水分布不均的降水过程中的几种典型对流单体的空中微物理特征。

二次雷达与飞行器之间信息交换方法与应用

文章介绍了二次雷达与飞行器之间进行信息交换的方法及其应用。首先将二次雷达从基本型A/C模式升级到S模式,再利用S模式的信息交换功能,实现地面发起的信息交换和空中发起的信息交换功能。我们通过对信息交换流程的设计,实现了飞机识别符的获取与确认;通过信息交换实现了相邻地面雷达站之间的S模式协同监视。采用协同监视,降低询问频次,减少二次雷达的异步应答干扰,提高S模式目标监视的可靠性和连续性。

基于SSA-RF的SAR图像变化检测方法

为了提高合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)图像变化检测精度,提出一种基于麻雀搜索算法优化随机森林(Sparrow Search Algorithm-Random Forest, SSA-RF)的SAR图像变化检测方法。该方法首先通过对数比值法得到两时相SAR图像的差异图,然后在差异图预处理后进行层次模糊C均值(Fuzzy C-means, FCM)聚类预检测,生成有效标签。最后,利用标签训练随机森林二次检测模型,并采用麻雀搜索算法对随机森林进行参数优化构建性能稳定的分类器,得到差异图变化类与不变化类的分类结果,从而实现SAR图像的变化检测。实验结果表明,该方法较好地保留了变化区域信息,有效提高了SAR图像的变化检测精度。

山东省S波段与C波段天气雷达回波强度的对比分析

山东省济南市的S波段天气雷达与泰山山顶处的C波段雷达相距67 km。为了定量分析两部雷达扫描观测的回波强度在不同个例中的差异程度,从2007—2010年两部雷达观测中选出10次有明显回波的个例,对3个高度的CAPPI及相同观测区域的格点化回波强度资料进行对比分析。结果表明:10次个例的整体对比中,两部雷达在3个高度(2、3、4 km)的CAPPI回波强度资料的概率密度有较好的相似性;两部雷达回波强度均值随着选取高度增加而增大,每个高度上S波段均值较C波段大2 dBz左右。其中,6次降雨个例3 km的CAPPI资料对比中,一次平均强度小于30 dBz的降水过程,且强回波所占比例较小,C波段雷达衰减小,两部雷达测量回波强度一致性最好;其余5次过程中,S波段雷达测量的平均回波强度值均在30 dBz以上,且强回波所占比例较多,C波段由于衰减等原因,两部雷达的测量存在不同程度的差异。

不同波段垂直指向雷达功率谱密度对比

衰减对回波的影响是雷达探测中的一项重要课题,常用订正方法还有很大提升空间。由于垂直指向雷达观测的功率谱数据包含了非常丰富的微物理及动力信息,该文尝试在功率谱层面对衰减影响机理进行深入讨论,以期改进衰减订正方法。对2014 2016年广东阳江和广东龙门获取的Ka波段毫米波雷达、C波段调频连续波雷达、Ku波段微雨雷达功率谱数据进行对比表明:3部雷达功率谱谱型基本一致,具有一定可靠性。米散射效应反映在功率谱上即经过某一速度后回波强度谱密度的陡降,当降水下落末速度达临界速度时,会对衰减量的计算造成影响。雷达波长越短,受衰减影响越大,衰减对功率谱的影响表现为谱的整体下移,最终导致回波强度小于真值。对于对流云降水,单纯使用经验订正公式获得的结果可能与真实值相差很大,此时需要考虑降水粒子谱分布,在功率谱层面上对订正进一步改善。

发展基于机会发射无源雷达对C^3I系统的影响

近年来,基于机会发射无源雷达系统由于其独特的雷达体制和广泛的应用前景引起各国重视。其应用研究可分为三个历史阶段,在分析了每个阶段的应用特点之后,对这一系统的性能特点作了详细的总结,接着从技术和应用角度分析了该系统的发展对C3I系统的影响。

用Visual C^(++)开发地质雷达正演模拟软件

从地质雷达的正演原理着手,通过对数值稳定性条件、数值频散关系、源的设计、边界条件等理论的探讨,用VisualC++语言编写出一套能对常见的二维地电模型进行正演模拟和对地质雷达的原始信息进行读取与写入的软件。

船载测控雷达无塔角度标校新方法

为了实现船载测控雷达海上无塔动态角度标校,通过分析副面馈电标校的原理,提出了一种在天线副反射面与馈源喇叭空间位置不对称的特殊情况下的角度标校新方法,即副面耦合器任意位置角度标校法,解决了对副面馈电角度标校法耦合孔精确定位难的问题。详细阐述了该方法的工作原理、标校步骤,最后通过试验验证了方法的正确性和有效性。

星载雷达与C波段地基雷达数据一致性个例分析

为提高单部雷达与多部雷达组网探测降水的精度,对地基雷达进行了一致性定标。星载雷达作为标准参考源已应用于S波段天气雷达的一致性定标,但对于C波段天气雷达的适用性仍有待研究。为此,本文选择了位于较高纬度的兰州C波段业务雷达,设计了以星载雷达标定C波段雷达的方法。通过对两个降水个例进行分析发现:定标后的C波段雷达回波强度和降水反演精度均有一定改善。说明采用星载雷达对C波段雷达进行定标也是可行的,这有利于解决西部地区地基雷达组网探测的一致性定标难题,展现了良好的应用前景。

船载测控雷达海上无塔校相技术

提出船载测控雷达在海上无标校塔情况下通过光跟踪加偏来完成接收机校相技术的无塔标校理论,并详细叙述自动校相技术在无塔标校中的应用。

基于C++的雷达显示终端设计及实现

雷达显示终端作为对雷达数据的直观表述,是各种雷达数据处理系统中的重要组成部分.由于显示元素类型的多样性和彼此操作的差异性,对显示元素的管理成为雷达显示终端中需要解决的主要问题之一.作者提出了一种新的基于C++的设计方法,可使雷达显示终端具有显示元素管理简单灵活、模块通用性和扩展性强、可移植度高等特性.

船载雷达光机轴偏差的动态标校

为解决船载雷达在海上动态情况下雷达光轴与机械轴之间的偏差无法准确标校的问题,提出了采用标校电视反向法瞄船桅光标,在海上动态条件下标校雷达光机偏差的新方法,并分析了该方法的可能误差源,得出改正角误差是反向法光机偏差标校的最大误差源,给出了减少或避免改正角误差的三个解决方法,即智能选择法﹑相对比较法和最小二乘法,利用相对比较法对反向法光机偏差标校数据进行误差修正,标校精度优于10″。试验结果表明,该方法解决了近距离改正角误差较大的技术难题,提高了标校精度,且该方法操作性强,在船载雷达上有较高的实用价值。