南京大學(xué)C波段雙偏振雷達(dá)回波強(qiáng)度發(fā)生突然變化分析報(bào)告7月28日8月9日補(bǔ)充

1、南京大學(xué)C波段雙偏振雷達(dá)回波強(qiáng)度發(fā)生突然變化分析報(bào)告南京大學(xué)2014年7月28日目 錄1 概述12 7月11日的觀測(cè)13 7月24日的觀測(cè)34 用IQ 數(shù)據(jù)重新計(jì)算7月11日的數(shù)據(jù)55 問題分析86 下一步工作914 / 16文檔可自由編輯打印1 概述2014年6、7月份，由北京敏視達(dá)公司制造的南京大學(xué)C波段雙偏振雷達(dá)在安徽長(zhǎng)豐站進(jìn)行了持續(xù)的降水觀測(cè)，總計(jì)有10個(gè)IOP觀測(cè)。但是，在觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)，該雷達(dá)經(jīng)常出現(xiàn)回波強(qiáng)度突然變化的問題（雷達(dá)的體掃模式是相同的），變化的大小約35dB。下面我們用具體的圖片來說明這個(gè)奇怪的現(xiàn)象。注意：在其他日子的觀測(cè)中，這個(gè)問題我們并沒有仔細(xì)注意觀察，因此也有可能存在

2、。2 7月11日的觀測(cè)從UTC時(shí)間21:06:55->21:13:41->21:20:28，回波強(qiáng)度發(fā)生了突然的增加，然后又降低：從UTC時(shí)間21:56:42->22:03:28，回波強(qiáng)度發(fā)生了突然的增加：3 7月24日的觀測(cè)從LST北京時(shí)間15:58:04->16:07:25（UTC時(shí)間7:58:04->8:07:25），回波強(qiáng)度發(fā)生了突然的增加：從LST北京時(shí)間22:20:22 ->22:27:09（UTC時(shí)間14:20:22 ->14:27:09），回波強(qiáng)度發(fā)生了突然的降低：4 用IQ 數(shù)據(jù)重新計(jì)算7月11日的數(shù)據(jù)從UTC時(shí)間21:06:55-&

3、gt;21:13:41->21:20:28，用IQ重新計(jì)算出來的回波強(qiáng)度是連續(xù)的：從UTC時(shí)間21:56:42->22:03:28，用IQ重新計(jì)算出來的回波強(qiáng)度是連續(xù)的：可見，在這段時(shí)間內(nèi)，用IQ數(shù)據(jù)通過Matlab重新計(jì)算出來的強(qiáng)度值，并沒有出現(xiàn)RVP900所給出的結(jié)果中出現(xiàn)的強(qiáng)度突變的現(xiàn)象。備注：7月24日觀測(cè)的IQ數(shù)據(jù)還沒有拷貝回來，因此沒有計(jì)算。5 問題分析從IQ數(shù)據(jù)重新計(jì)算的結(jié)果可以看出（在IQ數(shù)據(jù)計(jì)算中，雷達(dá)常數(shù)、接收機(jī)茅草是根據(jù)5月24日的標(biāo)定結(jié)果而設(shè)定的），回波強(qiáng)度是穩(wěn)定的，也就說明雷達(dá)的硬件（包括發(fā)射機(jī)功率、接收機(jī)增益等）是穩(wěn)定的。因此，出現(xiàn)這個(gè)問題的原因，應(yīng)該是

4、在信號(hào)處理中，采用了不正確的雷達(dá)常數(shù)、或者茅草值造成的。我們注意到：在今年3、4月份，在溧水山頂進(jìn)行觀測(cè)的時(shí)候，這個(gè)問題就存在。當(dāng)時(shí)解釋是由于附近S波段雷達(dá)的干擾，造成每次體掃時(shí)的茅草統(tǒng)計(jì)結(jié)果會(huì)出現(xiàn)問題。見下表（詳見“南京大學(xué)車載雷達(dá)問題解決方案20140313”.pdf）：應(yīng)該為2.2應(yīng)該為2.26 下一步工作請(qǐng)雷達(dá)廠家技術(shù)人員，通過日志文件，確認(rèn)在本文中提到的幾個(gè)時(shí)刻，雷達(dá)常數(shù)、dBZ0、接收機(jī)茅草值、發(fā)射功率等，在體掃之間是否發(fā)生了變化？（因?yàn)槔走_(dá)的日志文件中，有很多參數(shù)，不清楚其中的含義，因此需要雷達(dá)廠家的技術(shù)人員來動(dòng)腦筋了）注意，我們和雷達(dá)廠家曾經(jīng)口頭溝通過：對(duì)雷達(dá)信號(hào)處理中各個(gè)參數(shù)

5、的設(shè)置，不管每次體掃過程，雷達(dá)的監(jiān)測(cè)鏈路發(fā)現(xiàn)發(fā)射機(jī)功率、接收機(jī)茅草等發(fā)生了多少變化，都不要去改變信號(hào)處理器中的參數(shù)（包括雷達(dá)常數(shù)、dBZ0、茅草功率等幾個(gè)值）。這一點(diǎn)不知道后來雷達(dá)廠家技術(shù)人員是否遵照?qǐng)?zhí)行。（監(jiān)測(cè)鏈路的測(cè)量結(jié)果不去更新信號(hào)處理中的參數(shù)的原因是：由于種種原因，監(jiān)測(cè)鏈路的測(cè)量結(jié)果并不準(zhǔn)確。例如：l 監(jiān)測(cè)鏈路發(fā)現(xiàn)發(fā)射機(jī)輸出功率起伏很大，但對(duì)比機(jī)外儀表監(jiān)測(cè)后，確認(rèn)是監(jiān)測(cè)鏈路的精度不夠造成的，也就是說，發(fā)射機(jī)的實(shí)際輸出功率是非常穩(wěn)定的。l 同樣的，監(jiān)測(cè)鏈路測(cè)量的接收機(jī)茅草值和增益變化也很大，但實(shí)際上由于接收機(jī)采用了恒溫設(shè)計(jì)，茅草和增益是非常穩(wěn)定的。因此，我們才決定監(jiān)測(cè)鏈路的測(cè)量結(jié)果不去更

6、新信號(hào)處理中的參數(shù)。）7 對(duì)兩個(gè)鐵塔回波強(qiáng)度的分析在長(zhǎng)豐站四周，有很多鐵塔。對(duì)這些鐵塔的回波強(qiáng)度進(jìn)行了分析（注意：這里利用的是仰角為0.5度的數(shù)據(jù)）。經(jīng)度緯度海拔(m)相對(duì)于雷達(dá)的方位(度)相對(duì)于雷達(dá)的距離(m)鐵塔1117.05452432.20202350300.466294鐵塔2117.05661732.21448542311.216942這兩個(gè)鐵塔在不同時(shí)刻的dBT值如下表：時(shí)間（UTC）鐵塔1鐵塔2RVP 9的結(jié)果IQ重新計(jì)算RVP 9的結(jié)果IQ重新計(jì)算20594171.269.4672.971.8721062870.6969.0573.471.59(70.68)21131472.8

7、66.8876.8470.5(69.16)21200172.8672.2770.8370.1921312069.8369.7172.8172.4321380672.1370.86(69.57)73.7773.7121445367.6664.86(60.33)67.4467.4421561670.870.8571.0571.0722030280.5973.1578.8772.41(69.26)22094979.8173.7479.3871.3822201879.9473.8779.573.0622272277.9172.6278.3771.3722315878.5872.0577.3670.78

8、(70.63)22363879.31(73.66)73.487872.0222405976.4571.24(61.14)79.45(78.86)73.91注意：括號(hào)中的數(shù)據(jù)，是直接根據(jù)方位、距離計(jì)算出的距離庫(kù)的那個(gè)回波的強(qiáng)度值。而括號(hào)外的數(shù)據(jù)，是方位相鄰+1、-1，距離相鄰+1、-1，共9個(gè)距離庫(kù)中，最強(qiáng)的那個(gè)回波的強(qiáng)度值。根據(jù)第2章和第4章的結(jié)果：l RVP9給出的結(jié)果從UTC時(shí)間21:06:55->21:13:41->21:20:28，回波強(qiáng)度發(fā)生了突然的增加，然后又降低：從UTC時(shí)間21:56:42->22:03:28，回波強(qiáng)度發(fā)生了突然的增加：l 在這段時(shí)間內(nèi)，用IQ

9、數(shù)據(jù)通過Matlab重新計(jì)算出來的強(qiáng)度值，并沒有出現(xiàn)RVP900所給出的結(jié)果中出現(xiàn)的強(qiáng)度突變的現(xiàn)象。可見，從上面的表格中，也得出了同樣的結(jié)果（紅色那一欄表示強(qiáng)度突變）。而且可以看出，幅度突變的大概為7dB！天哪，這么大！必須要找到原因！但是，表格中，還有一些數(shù)據(jù)（藍(lán)色），原因還無法解釋（可能和天線的仰角定位有誤差有關(guān)，但還需確認(rèn)）。下面繪制出RVP9給出的、IOP8 （UTC時(shí)間7月11日2點(diǎn)12日），所有VCP掃描的，這兩個(gè)鐵塔的dBT的變化曲線（數(shù)據(jù)保存在“對(duì)IOP8(7月11日12日)，RVP9給出的兩個(gè)鐵塔的dBT的結(jié)果.txt ”文件中）：下面繪制出重新從IQ計(jì)算的、IOP8 （UT

10、C時(shí)間7月11日11點(diǎn)12日），所有VCP掃描的，這兩個(gè)鐵塔的dBT的變化曲線：（因?yàn)橛行㊣Q數(shù)據(jù)還沒有計(jì)算成基數(shù)據(jù)）（數(shù)據(jù)保存在“對(duì)IOP8(7月11日12日)，IQ重新計(jì)算的兩個(gè)鐵塔的dBT的結(jié)果.txt”文件中）注意：下圖是NJU_20140711_214452_01_RPH.IQ 文件中，記錄的方位和仰角的各個(gè)脈沖之間的變化?？梢钥闯銎溲鼋墙?jīng)常會(huì)從0.45度，下沖到0.3度，或者上沖到0.5度。特別是在開始的一段（方位為300度左右），其仰角還沒有達(dá)到0.45度，而是0.55度。怪不得在21:44:53的時(shí)刻，其鐵塔（鐵塔位于300度附近）的回波變?nèi)趿?。下面是該雷達(dá)天線的方向圖：由于鐵塔的仰角為0.0度，因此天線仰角為0.55度、還是0.45度，盡管只相差0.1度，但會(huì)造成幅度上3dB（雙程）的變化。由于天線的仰角沒有對(duì)著目標(biāo)的中心，因此就會(huì)有這么大的變化。而如果天線是對(duì)著目標(biāo)中心，則不會(huì)有這么大的變化，變化就很小了。在金屬球標(biāo)定的文檔中，對(duì)此有過計(jì)算。下面繪制出RVP9給出的、IOP