學(xué)科前沿講座 心得

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1、學(xué)科前沿講座報(bào)告郝倚天2011021142報(bào)告人：電子工程學(xué)院張福貴老師地點(diǎn)：1104時(shí)間：2014年12月1日（星期一）14:00本次講座，張老師首先介紹了氣象雷達(dá)的發(fā)展歷史，接著介紹了相控陣?yán)走_(dá)的相關(guān)情況，最后詳細(xì)介紹了數(shù)字信號(hào)處理在氣象雷達(dá)中的應(yīng)用。一、氣象雷達(dá)發(fā)展概況美國(guó)在80年代初開(kāi)始研制全相干脈沖多原普勒天氣雷達(dá)，1988年開(kāi)始批量生產(chǎn)，并由此組成的美國(guó)下一代天氣雷達(dá)網(wǎng)(NEXRAD)作為美國(guó)氣象現(xiàn)代化的重要組成部分開(kāi)始實(shí)施。WSR-88D多普勒天氣雷達(dá)不僅提高了探測(cè)能力，還具備了獲取風(fēng)場(chǎng)信息的功能，并提供了豐富的監(jiān)測(cè)和

2、預(yù)警產(chǎn)品。2000年NEXRAD業(yè)務(wù)布網(wǎng)完成，包括了158部業(yè)務(wù)雷達(dá)，分布在美國(guó)本土以及近海和島嶼，雷達(dá)間的最大距離為250海里。NEXRAD網(wǎng)的布設(shè)，大大提高了對(duì)災(zāi)害性天氣，尤其是暴雨的預(yù)報(bào)能力，對(duì)龍卷形成前奏-中尺度氣旋和機(jī)場(chǎng)附近的下?lián)舯┝鞯淖R(shí)別具有特殊的能力。上世紀(jì)末，美國(guó)開(kāi)始NEXRADOpenSystem的改進(jìn)工作，重點(diǎn)在雙線偏振技術(shù)的引入和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。計(jì)劃在2010年完成WSR-88D雷達(dá)的雙線偏振雷達(dá)改造。加拿大自1998起的6年時(shí)間內(nèi)完成了“國(guó)家多普勒雷達(dá)計(jì)劃”，主要沿人口密集、災(zāi)害性天氣頻發(fā)并造成巨大災(zāi)害的

3、海岸線布設(shè)了30部多普勒雷達(dá)，其中11部多普勒雷達(dá)是完全新建的，其余19部則是原有的常規(guī)雷達(dá)翻建成具有多普勒雷達(dá)功能的。雷達(dá)的有效探測(cè)距離為240km，多普勒模式下為120km。目前加拿大正在進(jìn)行將多普勒模式下的作用距離加大到240km的技術(shù)開(kāi)發(fā)。雷達(dá)網(wǎng)的建成，使得對(duì)龍卷的預(yù)報(bào)從幾乎不可能到提前15~20min，對(duì)風(fēng)暴位置和雨雪量級(jí)做出了比以前更為準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。歐洲國(guó)家由于國(guó)土緊密相連，采取聯(lián)合方式建立雷達(dá)網(wǎng)，使雷達(dá)探測(cè)資料在天氣預(yù)報(bào)中得到充分利用。從1970年代后期，歐盟COST-72(CooperativeinScienceand

4、TechnologyProject72)項(xiàng)目開(kāi)始實(shí)施并持續(xù)了6otherstaffoftheCentre.Duringthewar,ZhuwastransferredbacktoJiangxi,andDirectorofthenewOfficeinJingdezhen,JiangxiCommitteeSecretary.Startingin1939servedasrecorderoftheWestNorthOrganization,SecretaryoftheSpecialCommitteeAfterthevictoryofthel

5、ongMarch,hehasbeentheNorthwestOfficeoftheFederationofStateenterprisesMinister,ShenmufuguSARmissions,DirectorofNingxiaCountypartyCommitteeSecretaryandrecorderoftheCountypartyCommitteeSecretary,Ministersand年，至1980年代中后期的COST-76項(xiàng)目，歐洲形成了世界上兩大雷達(dá)網(wǎng)之一，共有130多部雷達(dá)，其中一半具有多普勒雷達(dá)能力，并建

6、立了風(fēng)廓線雷達(dá)網(wǎng)，進(jìn)行歐洲大面積降水監(jiān)測(cè)和風(fēng)廓線觀測(cè)。COST717項(xiàng)目的主要目的是對(duì)先進(jìn)的雷達(dá)信息進(jìn)行評(píng)估、演示和記錄，如將徑向速度、垂直風(fēng)廓線、反射率、估算出的降水等作為參數(shù)，對(duì)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和水文模式進(jìn)行評(píng)估。二、相控陣天氣雷達(dá)相控陣多普勒天氣雷達(dá)，主要優(yōu)勢(shì)是可以提高獲取資料的時(shí)間分辨率、進(jìn)一步提高探測(cè)能力。一般雷達(dá)均基于機(jī)械掃描體制，這種掃描方法一般在6min內(nèi)完成14層的掃描，對(duì)于快速變化的中小尺度天氣過(guò)程如冰雹、龍卷、微下?lián)舯┝?、風(fēng)切變等過(guò)程，用這種傳統(tǒng)的方法很難同時(shí)滿(mǎn)足高時(shí)空分辨探測(cè)天氣過(guò)程三維結(jié)構(gòu)和發(fā)展演變的需求。相控

7、陣天氣雷達(dá)快速而精確地轉(zhuǎn)換波束的能力使該雷達(dá)能夠在1min內(nèi)完成全空域的掃描，同時(shí)獲取大量的氣象信息。所采用的陣列天線是由大量相同的輻射單元組成的孔徑，每個(gè)單元在相位和幅度上是獨(dú)立控制的，能得到精確可預(yù)測(cè)的輻射方向圖和波束指向。若干個(gè)固態(tài)發(fā)射機(jī)通過(guò)功分網(wǎng)絡(luò)將能量分配到每個(gè)天線單元，移相網(wǎng)絡(luò)又控制每個(gè)天線單元的初相位，通過(guò)大量獨(dú)立的天線單元將能量輻射出去并在空間進(jìn)行功率合成。接收時(shí)，各天線單元將接收到的目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行相位相加進(jìn)入接收機(jī)?；夭ㄐ盘?hào)經(jīng)接收機(jī)放大、濾波后進(jìn)入信號(hào)處理機(jī)進(jìn)行多種模式的信號(hào)處理。對(duì)信號(hào)處理機(jī)提取的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行二

8、次處理得到氣象預(yù)報(bào)需要的氣象要素資料。相控陣天氣雷達(dá)具有常規(guī)天氣雷達(dá)所不具有的許多優(yōu)點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)跳躍式電掃描波束和天線方向圖形狀的自適應(yīng)控制，從而實(shí)現(xiàn)多功能探測(cè)能力；可充分地將雷達(dá)時(shí)間和能量資源應(yīng)用于微弱目標(biāo)探測(cè)能力、目標(biāo)數(shù)據(jù)率、分辨