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1、973观测试验结果分析计划（CJJ补充）2014年8月8日我建议增加以下要做的工作：（先不管人手够不够）（只涉及到“气象雷达” 领域要做的事情。至于“雷达气象”领域要做的事情，则由赵坤考虑吧） 1雷达自身工作状态的统计分析对各个参与试验的雷达（当然，重点是南大的雷达），对其自身的工作状态 进行统计、分析。这个分析结果将作为数据订正、分类识别等后续工作的依据。具体包括：内容人员说明试验期间，雷达工作情况 和经验、教训的非常详细 的报告各雷达 的负责 人员在试验中，雷达（包括别的各种探测设备） 工作情况如何，存在哪些问题，要如何改进， 烧坏了哪些器件，如何修好的等等，都要详 细写到文档中。这些文档
2、，将为今后雷达的 改进和明年的继续观测，提供宝贵的经验和 教训。另外，从这次观测试验中，发现IQ数据至 关重要（见下面关于IQ数据能做哪些事情， 就知道其重要性了）。因此，凡是目前不具 备记录IQ数据能力的雷达，要求赶快增加 这个功能。雷达观测的dBZ的中长 期变化各雷达 的负责 人员在南大雷达观测中发现，dBZ会在天线周期 间发生跳变。因此要分析其原因，以及如何 订正。（我相信这个问题在别的雷达中，肯 定存在。）对几个固定的地物点目 标的回波，分析其强度的 变化，确认雷达给出的 dBZ的稳定性各雷达 的负责 人员在长丰站周围，在雷达视距范围内，正好有 一连串的输电铁塔，是一个非常好的点目 标
3、。因此，可以提取出这些铁塔的回波强度， 绘制成曲线，可以分析该雷达dBZ的长期稳 定性。对于溧水站，周围也有一长串的输电 铁塔，也可以进行dBZ稳定性的分析。雷达日志文件的分析各雷达 的负责 人员将各个IOP观测中，雷达日志文件中记录的 信息，包括：发射功率、接收机茅草、接收 机增益等信息进行统计、绘图，写成文档。根据IQ数据得出的雷达 发射机、接收机的稳定性陈建军通过记录的IQ数据中的信息，也能得出发 射机的功率稳定性，接收机的增益、茅草的 稳定性。这个结果要和日志文件中的结果进 行对比，要求一致（如果不一致要说明原 因）。天线方位和仰角的角码 传输延迟的分析和补偿 修正的方法陈建 军、胡
4、汉峰这个在南大雷达中比较严重。另外，和南信 大胡老师沟通过，他们的雷达也存在这个问 题。在RHI扫描下，影响特别严重。因此， 需要仔细分析原因，以及给出补偿修正的方 法。天线方位、仰角的指向精 度的再度确认陈建军天线是否水平、编码器自身的误差、国内的 工艺水平等，都会对天线指向精度造成影 响。尽管在试验开始阶段，我们用太阳法对 方位和仰角进行了标定。但在试验过程中， 指向精度有没有发生变化（如果存在误差， 但没发现，则对于后续的定量降水估计研究 是毁灭性的影响）。因此我们要用体扫中观 测到的太阳回波数据，对天线方位和仰角的 指向精度进行再度确认。国外已经有这种方 法的论文了。接收机采用恒温和不
5、恒 温的对比陈建 军、胡 汉峰在南大雷达中，接收机米用恒温技术。而南 信大的雷达，接收机没有采用恒温技术（硬 件电路是相同的）。因此可以分析这两部雷 达的数据，看看恒温技术对于双偏振雷达的 重要性到底如何。雷达机内标定电路的使 用情况各雷达 的负责 人员各个雷达中，都自带有标定电路。但是，标 定电路在这次观测试验中，有没有用到，存 在哪些问题。机内的标定电路和采用外部仪 表的测试结果，有哪些差别。这个也需要总 结一下，为今后布网雷达的双偏振的升级改 造，提供设计依据。雷达的强度标定技术的 总结杨正 玮、陈 建军系统总结我们所发展的、米用金属球对雷达 强度进行绝对疋标的技术。并指出存在的冋 题和
6、改进方法，以便在明年的观测中进一步 推广使用。2对雷达给出的基数据的处理内容人员说明雷达观测的各个参数的 方差大小与理论值的对 比各雷达 的负责 人员该方差大小对于后续的识别算法至关重要。 以及对雷达自身性能水平也是一个重要的 标准。参与这次观测的几部雷达，其方差大 小差异很大，原因未明。因此需要对此进行 详细的研究。雷达观测的四周遮挡图， 以及遮挡修正的方法各雷达 的负责 人员要写出雷达四周的遮挡情况的详细报告， 要 有精确的遮挡区间的角度值，并给出在部分 遮挡区，强度修正的方法（当然，对于遮挡 严重的区间，则不用进行修正了，直接舍弃 吧）。昆虫回波的识别赵坤、 陈建 军、张 贵付在雷达画面
7、上经常出现的、几十 km之内的 晴空回波，我们认为极有可能是昆虫造成的 回波。用双偏振探测的结果（ZDR、CC等 参数），可以对其分析和确认。但关于异常 回波到底是昆虫、鸟、大气湍流，争论比较 大，因此要用充分的依据（包括IQ频谱分 析、生物学的实地调研），来证明这一点。（这些非气象的回波，可不要拿来进行定量 降水估计哦。）从天线副瓣进入的回波 的自动识别和抑制赵坤、 陈建 军、张 贵付尽管南大雷达的天线副瓣指标很高，但是其 匕几部雷达，天线副瓣指标一般，造成画面 上存在大量的从天线副瓣进入的虚假回波。 因此，需要分析从天线副瓣进入的虚假回波 的特征，看看有没有办法将其自动识别出 来，以及抑制
8、的方法。垂直90度观测，对ZDR和PHIDP的分析陈建军在IOP观测中，定时进行了垂直90度扫描。 我们要对这些数据进行了系统分析，绘制 ZDR、PHIDP系统偏差的变化情况，以便为 后续的偏差订正提供准确的依据。用小雨滴来对ZDR的系 统偏差进行验证陈建 军、赵ZDR的系统偏差，不仅通过垂直90度来得 至叽也要通过对小雨滴的观测结果来进行验坤证。（因为ZDR的系统偏差对于分类识别 至关重要，因此要求非常精确才行）。因此， 我们必须要用两种不同的方法得到的结果， 进行对比验证，是一致的，才放心。KDP重新计算赵坤、 陈建 军、张 贵付KDP的精度对于定量降水估计自然是非常 重要的。但是，目前雷
9、达 RVP9中的KDP 计算方法，是采用前后5km平均，而且没有 滤除地物等杂波的影响。因此，KDP的计算 精度不够高，存在大量的奇异点。因此，我 们必须研究更好的算法，重新将 KDP全部 计算一遍，然后提交给定量降水估计的人员 使用。对雷达给出的CC （相关 系数），利用SNR进行 订正赵坤、 陈建 军、张 贵付目前雷达RVP9给出的CC值，在低SNR下 会降低，从而影响了分类识别。因此，我们 需要米用精确的公式，根据 SNR，对CC进 行订正。但由于RVP9内部已经进行了所谓 的“低SNR下CC的订正”算法，而且具体 的订正公式不清楚（上次给的订正公式冃疋 是不对的），因此我们要再度订正就
10、比较麻 烦了。当天线对准太阳时，太阳 噪声的识别和抑制陈建军当天线扫过太阳所在方位时，PPI画面上出 现了条状的干扰，因此要根据其特性（谱宽 大、PHIDP起伏大、强度较弱、CC低）等 特性，将其识别和滤除。3从IQ数据层面，对信号处理的优化改进，重新生成基数据在南大雷达在观测中，同时记录了所有IOP的IQ数据。别的雷达，如南信 大的雷达，也记录了部分的IQ数据。因此，如果能充分利用这些海量的IQ数据，对其进行先进的信号处理，则可以大大提高数据的质量。具体包括:内容人员说明双偏振下、用随机相位法赵坤、在RVP9中，不提供这个功能。因此，目前去除二次回波陈建 军、张 贵付雷达给出的基数据中，存在
11、大量的二次回波 现象，严重影响了后续数据的应用。尽管能 从基数据层面，对其进行识别和去除（特点 是谱很宽），但对于二次回波和一次回波重 叠的地方，就无法处理了。因此，必须从IQ 层面想出有效的算法来。常规雷达，地物杂波的识 别方法赵坤、 陈建 军、张 贵付、 邵世卿谱分析方法、CMD方法，以及还有张贵付 老师一直推荐的MultiScan方法。我们要在 学习、借鉴这些算法的基础上，提出在各种 天气情况下都有效的识别方法。双偏振下，地物杂波的识 别赵坤、 陈建 军、张 贵付、 邵世卿增加CC、ZDR、PHIDP等参数，用于识别， 进一步提高识别的准确性。地物杂波的抑制处理赵坤、 陈建 军、张 贵付
12、在正确对地物识别之后，就可以进行抑制处 理了。但目前的抑制是米用 hamming加权 的，性能一般，只有20多dB的抑制度，详 见南京大学C波段双偏振雷达_地物抑制 效果比较差的问题_分析总结报告。因此 需要研究不同窗函数加权的效果，以及如何 自动选择不同的窗函数。另外，我们要将目前公认的GMAP和 BGMAP算法，用C+代码实时实现，将其 应用到地物杂波的抑制处理之中，用各种天 气情况下的IQ数据，对这两种算法进行测 试和改进。同频干扰的抑制赵坤、 陈建 军、张 贵付在南大雷达在溧水山上观测中，发现存在大 量的同频干扰现象。已经录取了同频干扰的 IQ数据了，因此可以从IQ层面对其进行分 析和
13、抑制了。比起传统的基于基数据的抑 制，识别更加准确，而且能避免对降水回波 的损失。同频干扰包括相邻雷达的干扰，以及通讯的干扰（对于C波段雷达，通讯干扰的问题比 较严重）。在溧水山上的观测中，这两种干 扰都存在。对几个固定的地物点目 标的回波，分析其相位的 变化，反演出折射率的变 化邵世卿在长丰站周围，有一连串的输电铁塔，是一 个非常好的点目标。因此，可以提取出这些 铁塔的回波相位，可以反演出折射率的变 化。另外，南大雷达在溧水山上观测时，曾经持 续观测了 60个小时，记录了大气波导现象 从出现到消失的整个过程，正好可以分析折 射率和大气波导现象之间的相互关系。采用MultiLag算法，重新计算
14、相关系数赵坤、 陈建 军、张 贵付针对低SNR下CC降低的问题，以及 SNR 难以计算准确的问题，张贵付老师提出了 MultiLag的方法。要用该方法，将全部的观 测数据重新计算一遍。DPRF模式下的速度解模 糊处理赵坤、 陈建 军、张 贵付虽然这次观测试验，没有用 DPRF模式。但 没有用的原因是因为：目前DPRF模式下的 解模糊处理存在很多问题，不敢用，而不是 说这个功能不需要。因此我们要学习国外的 方法，查明问题的原因，争取在明年观测中， 米用这种模式。垂直90度观测的谱分析， 以及和光学雨滴谱、MRR 雷达的对比分析温龙我们认为，一般的多普勒气象雷达，只要能 进行90度垂直观测，也能头
15、现 micro rain radar （MRR）雷达和雨滴谱的部分功能。 因此，我们要编写频谱分析程序，对雷达在 进行垂直90度探测时得到IQ数据进行分 析，反演出垂直速度和滴谱。这么做，也是为了进一步熟悉MRR雷达和 光学雨滴谱设备的特点和算法，以便今后能 更加充分、准确的运用这些设备的数据。风切变（谱很宽）对双偏振量的影响研究赵坤、 陈建 军、张 贵付在长丰观测中发现，风切变（谱很宽）对双 偏振量的计算，有很大的影响。要对这些个 例进行仔细分析。在信号处理时，方位上采 用Overlap，提咼数据分赵坤、 陈建由于我们记录了 IQ数据，因此可以重新对 IQ数据进行Overlap方式的分组，然
16、后进行辨率军、张贵付信号处理，应该能提咼一点数据的分辨率， 改善画面的效果。从IQ层面，给出基数据 的置信度赵坤、 陈建 军、张 贵付对于雷达给出的基数据的置信度（即随机误 差和系统误差）要进行估计，再传入分类器， 不能认为雷达给出的所有的参数都是值得 信任的。例如，在杂波区，雷达给出的很多参数就值 得怀疑；SNR低，参数也不可信；雷达很久 没有校准了，那么有些参数就不可信了（但 有些参数，如速度、相关系数，就不受标定 的影响，仍然是可信的）。总之，识别的关键在于雷达给出的数据的质 量如何。因此，今后要求雷达给出的基数据中，增加 一项或几项能表示基数据置信度的参数。 那么，信号处理到底如何才能给出这个置信 度，就需要我们进行研究了。采用新的算法，提高雷达 系统的灵敏度，增加对云 和大气湍流的探测能力， 部分实现风廓线雷达的 功能赵坤、 陈建 军、张 贵付在溧水山上观测时，录取过大量的云回波的 IQ数据。另外，也让天线仰角在75度和90 度下，观测过一段时间。这些IQ数据按照 风廓线雷达的信号处理方法处理一遍，看看 能否提取出哪些有用的信息。
973观测试验结果分析计划cjj补充8月8日
