南京大学C波段双偏振雷达回波强度发生突然变化分析报告7月28日8月9日补充

1、南京大学C波段双偏振雷达回波强度发生突然变化分析报告南京大学2014年7月28日目 录1 概述12 7月11日的观测13 7月24日的观测34 用IQ 数据重新计算7月11日的数据55 问题分析86 下一步工作914 / 16文档可自由编辑打印1 概述2014年6、7月份，由北京敏视达公司制造的南京大学C波段双偏振雷达在安徽长丰站进行了持续的降水观测，总计有10个IOP观测。但是，在观测中发现，该雷达经常出现回波强度突然变化的问题（雷达的体扫模式是相同的），变化的大小约35dB。下面我们用具体的图片来说明这个奇怪的现象。注意：在其他日子的观测中，这个问题我们并没有仔细注意观察，因此也有可能存在

2、。2 7月11日的观测从UTC时间21:06:55->21:13:41->21:20:28，回波强度发生了突然的增加，然后又降低：从UTC时间21:56:42->22:03:28，回波强度发生了突然的增加：3 7月24日的观测从LST北京时间15:58:04->16:07:25（UTC时间7:58:04->8:07:25），回波强度发生了突然的增加：从LST北京时间22:20:22 ->22:27:09（UTC时间14:20:22 ->14:27:09），回波强度发生了突然的降低：4 用IQ 数据重新计算7月11日的数据从UTC时间21:06:55-&

3、gt;21:13:41->21:20:28，用IQ重新计算出来的回波强度是连续的：从UTC时间21:56:42->22:03:28，用IQ重新计算出来的回波强度是连续的：可见，在这段时间内，用IQ数据通过Matlab重新计算出来的强度值，并没有出现RVP900所给出的结果中出现的强度突变的现象。备注：7月24日观测的IQ数据还没有拷贝回来，因此没有计算。5 问题分析从IQ数据重新计算的结果可以看出（在IQ数据计算中，雷达常数、接收机茅草是根据5月24日的标定结果而设定的），回波强度是稳定的，也就说明雷达的硬件（包括发射机功率、接收机增益等）是稳定的。因此，出现这个问题的原因，应该是

4、在信号处理中，采用了不正确的雷达常数、或者茅草值造成的。我们注意到：在今年3、4月份，在溧水山顶进行观测的时候，这个问题就存在。当时解释是由于附近S波段雷达的干扰，造成每次体扫时的茅草统计结果会出现问题。见下表（详见“南京大学车载雷达问题解决方案20140313”.pdf）：应该为2.2应该为2.26 下一步工作请雷达厂家技术人员，通过日志文件，确认在本文中提到的几个时刻，雷达常数、dBZ0、接收机茅草值、发射功率等，在体扫之间是否发生了变化？（因为雷达的日志文件中，有很多参数，不清楚其中的含义，因此需要雷达厂家的技术人员来动脑筋了）注意，我们和雷达厂家曾经口头沟通过：对雷达信号处理中各个参数

5、的设置，不管每次体扫过程，雷达的监测链路发现发射机功率、接收机茅草等发生了多少变化，都不要去改变信号处理器中的参数（包括雷达常数、dBZ0、茅草功率等几个值）。这一点不知道后来雷达厂家技术人员是否遵照执行。（监测链路的测量结果不去更新信号处理中的参数的原因是：由于种种原因，监测链路的测量结果并不准确。例如：l 监测链路发现发射机输出功率起伏很大，但对比机外仪表监测后，确认是监测链路的精度不够造成的，也就是说，发射机的实际输出功率是非常稳定的。l 同样的，监测链路测量的接收机茅草值和增益变化也很大，但实际上由于接收机采用了恒温设计，茅草和增益是非常稳定的。因此，我们才决定监测链路的测量结果不去更

6、新信号处理中的参数。）7 对两个铁塔回波强度的分析在长丰站四周，有很多铁塔。对这些铁塔的回波强度进行了分析（注意：这里利用的是仰角为0.5度的数据）。经度纬度海拔(m)相对于雷达的方位(度)相对于雷达的距离(m)铁塔1117.05452432.20202350300.466294铁塔2117.05661732.21448542311.216942这两个铁塔在不同时刻的dBT值如下表：时间（UTC）铁塔1铁塔2RVP 9的结果IQ重新计算RVP 9的结果IQ重新计算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：括号中的数据，是直接根据方位、距离计算出的距离库的那个回波的强度值。而括号外的数据，是方位相邻+1、-1，距离相邻+1、-1，共9个距离库中，最强的那个回波的强度值。根据第2章和第4章的结果：l RVP9给出的结果从UTC时间21:06:55->21:13:41->21:20:28，回波强度发生了突然的增加，然后又降低：从UTC时间21:56:42->22:03:28，回波强度发生了突然的增加：l 在这段时间内，用IQ

9、数据通过Matlab重新计算出来的强度值，并没有出现RVP900所给出的结果中出现的强度突变的现象。可见，从上面的表格中，也得出了同样的结果（红色那一栏表示强度突变）。而且可以看出，幅度突变的大概为7dB！天哪，这么大！必须要找到原因！但是，表格中，还有一些数据（蓝色），原因还无法解释（可能和天线的仰角定位有误差有关，但还需确认）。下面绘制出RVP9给出的、IOP8 （UTC时间7月11日2点12日），所有VCP扫描的，这两个铁塔的dBT的变化曲线（数据保存在“对IOP8(7月11日12日)，RVP9给出的两个铁塔的dBT的结果.txt ”文件中）：下面绘制出重新从IQ计算的、IOP8 （UT

10、C时间7月11日11点12日），所有VCP扫描的，这两个铁塔的dBT的变化曲线：（因为有些IQ数据还没有计算成基数据）（数据保存在“对IOP8(7月11日12日)，IQ重新计算的两个铁塔的dBT的结果.txt”文件中）注意：下图是NJU_20140711_214452_01_RPH.IQ 文件中，记录的方位和仰角的各个脉冲之间的变化。可以看出其仰角经常会从0.45度，下冲到0.3度，或者上冲到0.5度。特别是在开始的一段（方位为300度左右），其仰角还没有达到0.45度，而是0.55度。怪不得在21:44:53的时刻，其铁塔（铁塔位于300度附近）的回波变弱了。下面是该雷达天线的方向图：由于铁塔的仰角为0.0度，因此天线仰角为0.55度、还是0.45度，尽管只相差0.1度，但会造成幅度上3dB（双程）的变化。由于天线的仰角没有对着目标的中心，因此就会有这么大的变化。而如果天线是对着目标中心，则不会有这么大的变化，变化就很小了。在金属球标定的文档中，对此有过计算。下面绘制出RVP9给出的、IOP