用金属球对敏视达C波段双极化雷达标定结果（第2次试验）_2014年4月9日

1、用金属球对敏视达C波段双极化雷达标定结果（第2次试验）2014年4月9日1 试验过程1.1 试验时间和人员 2014年4月9日 13点15:00点金属球升空到达指定高度的时间为：13:5214:28人员：杨正玮、陈建军、邵世卿1.2 试验地点：溧水县石臼湖边的农田试验地点金属球相对于雷达的方位、距离、仰角的计算如下：注意：我们在金属球上悬挂了一个GPS记录器，可以精确的记录金属球的位置。记录的结果见“gps_0409.csv”。其中，在北京时间14:16:00(UTC时间为6:16:00)时，高度最高，其位置如下：可见，金属球相对于雷达的仰角很低（当时风比较小，因此飞不高）。1.3 雷达工作模

2、式雷达工作在NJU_DBZ_CAL模式，以方位240度为中心进行扇扫的体扫，1000Hz重复周期，64点积累，天线转速3.9deg/s，75m距离分辨率。共分为10个仰角层面：0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.1、1.3、1.5、1.7、1.9度进行体扫。详见第一次试验的报告。2 试验结果2.1 金属球反射能量的计算计算程序在“E:CJJWRP900AGeneral关键技术研究雷达总体金属球标定Matlab”目录下的RCS_Receiver_Power_Calc.m。其中各个参数都是采用雷达实际测量的结果。经计算：在距离雷达8.333km处的直径30cm的金属球，接收机收到的反射功率

3、为：-65.73dBm，相当于SNR为42.85dB，相当于dBZ为31.97dBZ。2.2 RVP9信号处理器给出的回波图全部的回波图片在“H:QXLDNJU_CPolPic0409CAL” 目录下。当金属球还没有升上去的回波：金属球的所在地当金属球升到高空的回波：金属球的所在地可见，金属球的回波彻底淹没在地物回波中了。3 试验结论3.1 由于风比较小，直径30cm的球也只放到了200m的高度，相对于雷达而言，其仰角只有-0.2度！ 因此完全被淹没在地物中了。经计算：假定金属球的高度为300m时，相对雷达的仰角是0.51度；当高度为400m时，相对雷达的仰角是1,2度；当高度为500m时，相

4、对雷达的仰角是1.89度。下面是几个不同仰角层面的地物的SNR的回波图：从上面几张不同仰角的地物回波图可以看出，当仰角>0.7度时，地物的回波就弱多了。因此，为了避免地物的影响，一定要把金属球相对雷达的仰角抬高到0.7度以上。对于该地点，则要求金属球的高度为 327m以上 。所以，这次试验金属球只达到了200m的高度，是完全不够的。3.2 我们要重新找一个距离雷达比较近的、地物杂波比较小的地点由于金属球是点目标，而点目标的回波强度与距离的4次方成正比。因此，如果距离近一半，则回波强度可以增加12 dB；如果距离是1/4，则回波强度可以增加24 dB！例如：在距离雷达8.333km处的直径

5、30cm的金属球，接收机收到的反射功率为：-65.73dBm，相当于SNR为42.85dB。而如果我们将金属球的距离改为2km附近，接收机收到的反射功率为：-40.94dBm，SNR将会上升到67.64dB!因此，我们要尽量找一个距离雷达比较近的地点。通过观察SNR的图，我们发现在2km处还是有一些地物SNR值比较低的区域的。如：该区域的SNR比较低上面图中SNR比较低的区域是无想寺水库（该水库相对于雷达没有遮挡，雷达能直接看到）。在该区域内，地物的SNR值在30dB，而在该区域的直径30cm的金属球的SNR会达到65dB以上。也就是说，金属球的回波比地物的回波强35dB以上！因此，如果能在这

6、些地点进行试验，则金属球的SCR（即信杂比=金属球的SNR-地物的SNR）会很高，很容易在雷达画面上看到。3.3 由于风比较小，因此直径60cm的球根本就没有放起来，影响了信号的强度。下次要等风大的天气（风力在4级左右），再去做试验。但如果金属球离雷达比较近，则30cm的球也够了。4 下一阶段工作1.风大一点的天气，再去石臼湖边的农田，把60cm的球放到350m的高度以上；2.到无想寺水库去放飞风筝；但需要注意：由于距离近了，则金属球在不同的高度，相对于雷达的仰角，则变化范围就比较大了，因此体扫的层面要大大增加，要再增加10个仰角层面，达到20个仰角层面，并且要将仰角间隔从现在的0.2度，增加

7、到0.3度。也就是说，扫描的仰角区间从目前的0.11.9度，要增加到0.15.8度，以便能适应金属球的不同高度。此时一个体扫，需耗时2分30秒。5 重要的一条经验：在进行金属球标定试验前，先将雷达仰角设定在0.1、0.3、0.5几度，看一下四周地物回波的分布情况，查找在5km之内，特别是12km范围内，地物比较弱的区域。要观察地物SNR的图，计算金属球的SNR和地物的SNR的对比，找出SCR值（金属球的SNR-地物的SNR）比较高（>30dB）的区域，然后再去现场勘查这些点是否适合放风筝（指有无高压线等影响放风筝的因素）。总之，离雷达近一点、相对于雷达的仰角高一点为好。另外，我们还要利用30m分辨率的数字高程数据、雷达四周建筑物发出的微波辐射，编写相应的软件，来判断该区域是否受到了遮挡。6 收获了很多新的经验教训，为下一次做准备（以前的经验教训见第一次试验的报告）l 要预先看天气预报的风力，如果小于3级风，或者大于7级风，则不适合用风筝的方法；l 一定要带手套，防止线割伤手（已经割伤了）；l 要带上指甲钳或者小剪刀，以便剪断风筝线；l 要预先购买很多瓶水，因为外面很热，防止中暑；l 在挂上GPS模块的时候，要将GPS的电源开启。GPS的数据对于分析非常重要；l 风筝有两个悬挂线的点，要悬挂在靠上边的那