《1雷达简介解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1雷达简介解析（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、天气雷达产品的识别及应用天气雷达产品的识别及应用教学内容：教学内容：雷达简介雷达简介天气雷达探测的基本理论天气雷达探测的基本理论天气雷达产品简介天气雷达产品简介天气雷达产品的识别天气雷达产品的识别对流性风暴的回波特征对流性风暴的回波特征天气雷达产品在灾害性天气预测监测中的应用天气雷达产品在灾害性天气预测监测中的应用n教学目标：教学目标：1.了解雷达探测的基本原理了解雷达探测的基本原理2.熟悉降水回波的基本特征熟悉降水回波的基本特征3.掌握雷达产品在灾害性天气预测监测中的应用掌握雷达产品在灾害性天气预测监测中的应用雷达简介雷达简介1气象雷达简介气象雷达简介2气象雷达的应用领域气象雷达的应用领域3
2、多普勒雷达的基本构成多普勒雷达的基本构成4多普勒雷达的显示方式多普勒雷达的显示方式5一些重要的雷达参数一些重要的雷达参数一、气象雷达简介一、气象雷达简介雷达雷达“Radar”是由词组是由词组“RadioDetectionandRanging”缩写而成，即无线电探测和测距的意思。缩写而成，即无线电探测和测距的意思。气象雷达发展简史：气象雷达发展简史：19411941年在英国最早使用雷达探测风年在英国最早使用雷达探测风暴。暴。1942194219431943年，美国麻省理工学院专门设计了为气年，美国麻省理工学院专门设计了为气象目的使用的雷达。从象目的使用的雷达。从5050年开始一些国家先后建立了天
3、年开始一些国家先后建立了天气雷达探测站网，主要用于警戒强对流灾害性天气，同气雷达探测站网，主要用于警戒强对流灾害性天气，同时，把它作为研究大气物理的重要手段。在气象雷达发时，把它作为研究大气物理的重要手段。在气象雷达发展初期，一般都靠手工操作，回波资料只能作定性分析。展初期，一般都靠手工操作，回波资料只能作定性分析。到到 6060-70-70年代，随着半导体技术、数字技术以及计算机年代，随着半导体技术、数字技术以及计算机技术的引入，使它形成了一个系统，主要特征是技术的引入，使它形成了一个系统，主要特征是信息数信息数字化字化、控制自动化控制自动化，专门设置了信号处理器和终端处理，专门设置了信号处
4、理器和终端处理设备。设备。8080年代开始研制全相干脉冲多普勒雷达，美国于年代开始研制全相干脉冲多普勒雷达，美国于9090年代正式进行业务布网。年代正式进行业务布网。我国气象雷达简介我国气象雷达简介我国我国在在6060年代末开始研制年代末开始研制711711型型 - X - X波段测雨雷达，波段测雨雷达，7070年年代生产代生产713713型型- C- C波段测雨雷达作为正式布网，波段测雨雷达作为正式布网，8080年代研制年代研制出具有数字处理系统的出具有数字处理系统的714714型型 - S - S波段测雨雷达，波段测雨雷达，9090年代年代生产出生产出714-CD, 714SD714-CD
5、, 714SD脉间相干多普勒雷达及脉间相干多普勒雷达及C C波段波段38243824型型全相干多普勒雷达。全相干多普勒雷达。9999年中美合资敏视达雷达有限公司在年中美合资敏视达雷达有限公司在对美国对美国WSR-88DWSR-88D进行改进的基础上，生产出第一步先进的进行改进的基础上，生产出第一步先进的S S波段全相干脉冲多普勒雷达，它已作为我国新一代布网的波段全相干脉冲多普勒雷达，它已作为我国新一代布网的天气雷达。天气雷达。截止到截止到2004年初，我国已经有年初，我国已经有126部雷达参加部雷达参加全国联网。各省、地、市都可以从气象专线网上调用由国全国联网。各省、地、市都可以从气象专线网上
6、调用由国家气象中心下发的全国雷达拼图。从雷达拼图中，不仅可家气象中心下发的全国雷达拼图。从雷达拼图中，不仅可以看到本省、本地区的降水情况，还可以根据上游省份降以看到本省、本地区的降水情况，还可以根据上游省份降水的强弱和移动速度推测到达本地的时间和降水强度。水的强弱和移动速度推测到达本地的时间和降水强度。东部及重要江河流域布设东部及重要江河流域布设1010公分（公分（S S波段）雷达波段）雷达西部地区布设西部地区布设 5 5公分（公分（C C波段）雷达波段）雷达气象雷达的种类气象雷达的种类气象雷达气象雷达是专门用于大气探测的雷达。气象雷达的种类很是专门用于大气探测的雷达。气象雷达的种类很多，其中
7、是用来探测未形成降水的云层高度、厚度以及云多，其中是用来探测未形成降水的云层高度、厚度以及云内物理特性的雷达叫内物理特性的雷达叫测云雷达；测云雷达；用来探测高空不同大气层用来探测高空不同大气层的水平风向、风速以及气压、温度、湿度等气象要素的雷的水平风向、风速以及气压、温度、湿度等气象要素的雷达为达为测风雷达测风雷达；用来探测大气中降水区的位置、分布、强；用来探测大气中降水区的位置、分布、强弱及其变化的雷达称为弱及其变化的雷达称为天气雷达或天气雷达或测雨雷达；测雨雷达；在雷达的发在雷达的发射和接收部分采用多普勒体制，利用多普勒效应测量降水射和接收部分采用多普勒体制，利用多普勒效应测量降水粒子的运
8、动信息的天气雷达称为粒子的运动信息的天气雷达称为多普勒天气雷达。多普勒天气雷达。此外还此外还有有调频连续波雷达调频连续波雷达，它是一种探测边界层大气的雷达，有，它是一种探测边界层大气的雷达，有极高的距离分辨率和灵敏度，主要用来测定边界层晴空大极高的距离分辨率和灵敏度，主要用来测定边界层晴空大气的波动、风和湍流气的波动、风和湍流。气象雷达的工作波长气象雷达的工作波长气象雷达使用的无线电波长范围很宽，从气象雷达使用的无线电波长范围很宽，从1厘米到厘米到1000厘厘米。米。常用的有常用的有1、3、5、10和和20厘米波长厘米波长，各对应于，各对应于K波波段（波长段（波长0.752.4厘米）、厘米）、
9、X波段（波长波段（波长2.43.75厘米）、厘米）、C波段（波长波段（波长3.757.5厘米）、厘米）、S波段（波长波段（波长7.515厘米）厘米）和和L波段（波长波段（波长1530厘米），超高频和甚高频雷达的波厘米），超高频和甚高频雷达的波长范围分别为长范围分别为10100厘米和厘米和1001000厘米。厘米。雷达探测大气目标的性能和其工作波长密切有关雷达探测大气目标的性能和其工作波长密切有关。常用常用K波段雷达探测各种不产生降水的云，用波段雷达探测各种不产生降水的云，用X、C和和S波段雷达波段雷达探测降水探测降水,其中其中S波段最适用于探测暴雨和冰雹，用高灵敏波段最适用于探测暴雨和冰雹，用
10、高灵敏度的超高频和甚高频雷达度的超高频和甚高频雷达探测对流层平流层探测对流层平流层-中层的晴空中层的晴空流场。流场。二、气象雷达的应用领域二、气象雷达的应用领域对强对流等灾害性天气的监测和预警对强对流等灾害性天气的监测和预警定量降水估计定量降水估计提供风场信息提供风场信息数据同化数据同化 - - 为高分辨率数值天气预报模式提供初始场为高分辨率数值天气预报模式提供初始场为为机场机场气象保障和气象研究提供资料。气象保障和气象研究提供资料。 为为火箭火箭、导弹导弹和和航天器航天器的发射与飞行提供必要的气象资料的发射与飞行提供必要的气象资料三、多普勒雷达的基本构成三、多普勒雷达的基本构成新一代天气雷达
11、系统由五个主要部分构成：新一代天气雷达系统由五个主要部分构成：雷达数据采集雷达数据采集子系统（子系统（RDARDA）、宽）、宽/ /窄带通讯子系统（窄带通讯子系统（WNCWNC）、雷达产品）、雷达产品生成子系统（生成子系统（RPGRPG）、主用户处理器（）、主用户处理器（PUPPUP）和附属安装设）和附属安装设备备。其中其中RDA产生和发射电磁脉冲，并将接收到的脉冲信产生和发射电磁脉冲，并将接收到的脉冲信号转换成数据化雷达资料，号转换成数据化雷达资料，RPG通过宽带通信从通过宽带通信从RDA获获取数据化雷达资料，通过一系列水文气象算法生成雷达产取数据化雷达资料，通过一系列水文气象算法生成雷达产
12、品；品；PUP通过窄带通信从通过窄带通信从RPG获得气象产品，进行显示存获得气象产品，进行显示存档，这里也是预报员的业务工作平台。档，这里也是预报员的业务工作平台。新一代天气雷达基本结构框图新一代天气雷达基本结构框图雷达数据采集单元雷达数据采集单元RDA雷达数据采集单元雷达数据采集单元RDARDA由由天线、发射机、接收机、信号处天线、发射机、接收机、信号处理器、系统监控及通信理器、系统监控及通信等部分组成，该单元产生和发射电等部分组成，该单元产生和发射电磁脉冲，并将接收到的脉冲信号处理生成数字化基本资料，磁脉冲，并将接收到的脉冲信号处理生成数字化基本资料，在在RDARDA单元还完成第一级和第二
13、级资料存档任务，单元还完成第一级和第二级资料存档任务，RDARDA的上的上述功能是由述功能是由RDARDA计算机监视和控制的。计算机监视和控制的。一、发射机（一、发射机（TransmitterTransmitter） 多普勒天气雷达通过多普勒天气雷达通过速调管放大器速调管放大器产生一个相当稳定的高产生一个相当稳定的高功率射频脉冲，然后通过天线收发转换开关送到天线处向功率射频脉冲，然后通过天线收发转换开关送到天线处向外辐射。为了保证多普勒资料能够精确的从返回信号中提外辐射。为了保证多普勒资料能够精确的从返回信号中提取，对所发射脉冲信号的稳定度要求很高，产生的每个脉取，对所发射脉冲信号的稳定度要求
14、很高，产生的每个脉冲必须具有相同的初位相。冲必须具有相同的初位相。 雷达数据采集单元雷达数据采集单元RDA二、天线（二、天线（Antenna）雷达发射机产生的电磁脉冲（雷达发射机产生的电磁脉冲（RF）通过天线发射到大气中，）通过天线发射到大气中，并接收电磁脉冲遇到云雨目标物后返回的能量，并接收电磁脉冲遇到云雨目标物后返回的能量，WSR88D多普勒天气雷达多普勒天气雷达天线扫描的仰角可从天线扫描的仰角可从-1度到度到60度，主度，主要取决于扫描策略要取决于扫描策略、体积覆盖模式（、体积覆盖模式（VCP），操作模式），操作模式三个要素。三个要素。1扫描策略（扫描策略（ScanStrategy）扫描
15、策略决定一个体扫描包含多少个仰角，以及完成一次体扫描策略决定一个体扫描包含多少个仰角，以及完成一次体扫描所需的时间，扫描所需的时间，WSR88D中有三个扫描策略：中有三个扫描策略：1：一个体扫描包含：一个体扫描包含14个仰角，用时个仰角，用时5分钟。分钟。2：一个体扫描包含：一个体扫描包含9个仰角，用时个仰角，用时6分钟。分钟。3：一个体扫描包含：一个体扫描包含5个仰角，用时个仰角，用时10分钟。分钟。2体积覆盖模式（体积覆盖模式（VCP）扫描策略决定了一个体扫描中包含多少个仰角，而体积覆盖扫描策略决定了一个体扫描中包含多少个仰角，而体积覆盖模式指定具体的仰角值（如模式指定具体的仰角值（如0.
16、5、1.5度等），度等），WSR88D可包含可包含20个不同的个不同的VCP，但目前定义的仅为四个：，但目前定义的仅为四个：VCP11：扫描策略扫描策略1版本版本1：指定在：指定在5分钟完成的体扫中分钟完成的体扫中14个个不同仰角不同仰角VCP21：扫描策略：扫描策略2版本版本1：指定在指定在6分钟完成的体扫中分钟完成的体扫中9个个不同仰角不同仰角VCP31：10分钟内完成分钟内完成5个具体仰角的扫描个具体仰角的扫描（使用长雷达脉（使用长雷达脉冲）冲）VCP32：10分钟内完成分钟内完成5个具体仰角的扫描（使用短雷达脉个具体仰角的扫描（使用短雷达脉冲）冲）3操作模式操作模式操作模式决定使用哪一
17、种体积覆盖模式和扫描策略操作模式决定使用哪一种体积覆盖模式和扫描策略WSR88D有两个操作模式，降水模式（有两个操作模式，降水模式（ModeA）和晴）和晴空模式（空模式（ModeB）。）。ModeA：降水模式，降水模式，使用使用VCP11或或VCP21，相应的体扫，相应的体扫描策略为描策略为ScanStrategy1（14层层/5分钟）或分钟）或ScanStrategy2（9层层/6分钟）。分钟）。ModeB：晴空模式，：晴空模式，使用使用VCP31或或VCP32，相应的体扫，相应的体扫描策略为描策略为ScanStrategy3（5层层/10分钟）。分钟）。雷达数据采集单元雷达数据采集单元RD
18、A三、接收机（三、接收机（Receiver）当天线接收到从云雨目标物返回的后向发射能量后，将信号当天线接收到从云雨目标物返回的后向发射能量后，将信号传递到接收机，由于与发射的信号相比，接收到的信号是传递到接收机，由于与发射的信号相比，接收到的信号是一个非常小的量，所以当接收信号被送到信号处理器之前，一个非常小的量，所以当接收信号被送到信号处理器之前，必须被放大。必须被放大。四、信号处理器（四、信号处理器（SignalProcessor）信号处理器从接收机获得模拟信号后，信号处理器从接收机获得模拟信号后，完成三个重要任务，完成三个重要任务，地物杂波抑制，模数转换和多普勒资料距离退折叠。地物杂波抑
19、制，模数转换和多普勒资料距离退折叠。1.地物杂波抑制地物杂波抑制气象回波和地物回波的主要区别是地物杂波很少或几乎没有气象回波和地物回波的主要区别是地物杂波很少或几乎没有运动，而气象目标物返回的信号有明显的运动。运动，而气象目标物返回的信号有明显的运动。信号处理信号处理信号处理信号处理器利用目标物运动与否作为主要判据消除地物的回波。器利用目标物运动与否作为主要判据消除地物的回波。器利用目标物运动与否作为主要判据消除地物的回波。器利用目标物运动与否作为主要判据消除地物的回波。雷达数据采集单元雷达数据采集单元RDA2模数转换模数转换来自于接收机的模拟信号在信号处理器中被处理成三种基本来自于接收机的模
20、拟信号在信号处理器中被处理成三种基本类型的数字信号：基本反射率因子，基本平均径向速度和类型的数字信号：基本反射率因子，基本平均径向速度和基本谱宽。基本谱宽。3距离退折叠距离退折叠在基本速度和谱宽资料中由于不同气象目标物传输路径差异在基本速度和谱宽资料中由于不同气象目标物传输路径差异会引起距离折叠，会引起距离折叠，WSR88D通过与基本反射率因子资料通过与基本反射率因子资料对比对以上两种资料进行距离退折叠。对比对以上两种资料进行距离退折叠。雷达数据采集单元雷达数据采集单元RDA五五I、II级数据记录存档（级数据记录存档（ARCHIVELEVELI、II）在在RDA中包含最初的两级数据记录存档。中
21、包含最初的两级数据记录存档。1存档存档I（ARCHIVELEVELI）这一级存档设有存储设备和介质，在信号处理器中自动完成，这一级存档设有存储设备和介质，在信号处理器中自动完成，搜集来自于接收机的模拟信号。搜集来自于接收机的模拟信号。2存档存档（ARCHIVELEVELII）WSR88D存档存档收集的资料为信号处理器产生的高分辨收集的资料为信号处理器产生的高分辨率数字基本资料，包括反射率因子、平均径向速度和谱宽，率数字基本资料，包括反射率因子、平均径向速度和谱宽，这些资料未经水文气象算法处理，目前存储的介质为每盒这些资料未经水文气象算法处理，目前存储的介质为每盒4.77GB的的8毫米磁带。毫米
22、磁带。雷达数据采集单元雷达数据采集单元RDA六、宽六、宽/ /窄带通讯窄带通讯 宽带通信提供了宽带通信提供了RDARDA和和RPGRPG之间一个高速的双向资料传送之间一个高速的双向资料传送连接，连接，RDARDA和和RPGRPG可同在一处，也可相距几十可同在一处，也可相距几十kmkm。依据。依据RDARDA和和RPGRPG之间的距离以及当地情况，宽带通信连接可采用直之间的距离以及当地情况，宽带通信连接可采用直接接电缆连接，光纤、微波通信（电缆连接，光纤、微波通信（MLOSMLOS）和）和TITI方式方式。上海。上海WSRWSR88D88D采用的是直接的电缆连接。采用的是直接的电缆连接。 窄带通
23、讯是指窄带通讯是指RPGRPG与与PUPPUP之间的通讯传输。之间的通讯传输。雷达产品生成单元（雷达产品生成单元（RPG）雷达产品生成单元（雷达产品生成单元（RPG）是一个多任务的单元，是一个多任务的单元，RPG的主要功能是产品生成、产品分发。它由宽带通讯线路从的主要功能是产品生成、产品分发。它由宽带通讯线路从RDA接受数字化的基数据，通过各种水文气象算法处理和接受数字化的基数据，通过各种水文气象算法处理和生成三十多类生成三十多类70多种气象产品，经窄带通信发送到用户。多种气象产品，经窄带通信发送到用户。RPG还可以通过雷达控制台（还可以通过雷达控制台（UCP）对）对RDA进行监控进行监控，是
24、整个雷达系统的控制中心，是整个雷达系统的控制中心，这里还提供第三级数据记录这里还提供第三级数据记录存档（存档（ARCHIVELEVELIII）雷达控制台（雷达控制台（UCPUCP）雷达控制台雷达控制台UCPUCP是是RPGRPG的操作界面，可以实时地对的操作界面，可以实时地对RPGRPG和和RDARDA进行控制，进行控制，UCPUCP采用流行的窗口界面，主要的命令集成在采用流行的窗口界面，主要的命令集成在菜单和工具栏中，使用这些命令可实现对菜单和工具栏中，使用这些命令可实现对RPGRPG和和RDARDA的有效的有效控制，控制，UCPUCP为雷达操作员提供了一个可以与为雷达操作员提供了一个可以与
25、RPGRPG和和RDARDA系统系统人机交互的界面。人机交互的界面。它具有应用终端和系统控制台的双重功它具有应用终端和系统控制台的双重功它具有应用终端和系统控制台的双重功它具有应用终端和系统控制台的双重功能。能。能。能。应用终端用来发布命令和修正参数。系统控制台允许应用终端用来发布命令和修正参数。系统控制台允许应用终端用来发布命令和修正参数。系统控制台允许应用终端用来发布命令和修正参数。系统控制台允许雷达操作员通过与雷达操作员通过与雷达操作员通过与雷达操作员通过与RPGRPGRPGRPG的操作系统的交互来达到文件维护、的操作系统的交互来达到文件维护、的操作系统的交互来达到文件维护、的操作系统的
26、交互来达到文件维护、文件和数据的备份以及软件安装等。文件和数据的备份以及软件安装等。文件和数据的备份以及软件安装等。文件和数据的备份以及软件安装等。WSR88D气气象象产品品数数据据流流主用户处理单元（主用户处理单元（PUP）主用户处理单元（主用户处理单元（PUP）是收集、处理和存贮从）是收集、处理和存贮从RPG获获得的气象产品的软硬件的总称，由得的气象产品的软硬件的总称，由主用户处理器和交互式主用户处理器和交互式用户工作站两部分组成。用户工作站两部分组成。PUP交互式用户工作站交互式用户工作站由两个高分辨图形监视器，图像板，由两个高分辨图形监视器，图像板，应用终端和彩色打印机组成，是预报人员
27、显示和操作应用终端和彩色打印机组成，是预报人员显示和操作WSR88D产品的工作平台；产品的工作平台；主用户处理器主用户处理器连接一个系统终端，为操作者提供连接一个系统终端，为操作者提供PUP软件软件安装、运行监控等功能。为了方便操作人员异地了解雷达安装、运行监控等功能。为了方便操作人员异地了解雷达工作状况，在主用户处理单元还配有远程单元控制面板工作状况，在主用户处理单元还配有远程单元控制面板（远程（远程UCP）。此外，）。此外，PUP还提供第四级数据记录存档还提供第四级数据记录存档（ARCHIVELEVELIV）。）。 主用户处理单元（主用户处理单元（PUP）PUP的主要功能有：气象产品的采集
28、，的主要功能有：气象产品的采集，操作人员通过在操作人员通过在PUP上设置常规产品集（上设置常规产品集（RPS）或通过一次性请求从）或通过一次性请求从RPG上采集气象产品或信息，也可通过设置警报区域和警上采集气象产品或信息，也可通过设置警报区域和警报阈值自动从报阈值自动从RPG采集警报配对产品。采集警报配对产品。气象产品的处理和气象产品的处理和显示，显示，包括气象产品的显示、放大、动画、产品叠加、地包括气象产品的显示、放大、动画、产品叠加、地理信息的叠加以及强天气的自动报警功能等。理信息的叠加以及强天气的自动报警功能等。PUPPUPPUPPUP（CINRAD WSR-98DCINRAD WSR-
29、98DCINRAD WSR-98DCINRAD WSR-98D）的操作界面：）的操作界面：）的操作界面：）的操作界面：主要分为主要分为主要分为主要分为4 4 4 4个区域：个区域：个区域：个区域：视窗、菜单、工具栏和状态栏。视窗进一步分为视窗、菜单、工具栏和状态栏。视窗进一步分为视窗、菜单、工具栏和状态栏。视窗进一步分为视窗、菜单、工具栏和状态栏。视窗进一步分为3 3 3 3个子区个子区个子区个子区域：图象区、标注区和属性表区。在产品有显示状态下菜域：图象区、标注区和属性表区。在产品有显示状态下菜域：图象区、标注区和属性表区。在产品有显示状态下菜域：图象区、标注区和属性表区。在产品有显示状态下
30、菜单的种类有单的种类有单的种类有单的种类有12121212个。工具栏有个。工具栏有个。工具栏有个。工具栏有4 4 4 4种：常规工具栏、动画工具种：常规工具栏、动画工具种：常规工具栏、动画工具种：常规工具栏、动画工具栏、警报信息栏和编辑工具栏。栏、警报信息栏和编辑工具栏。栏、警报信息栏和编辑工具栏。栏、警报信息栏和编辑工具栏。 CINRAD WSR-98DCINRAD WSR-98D的操作界面的操作界面主用户处理单元（主用户处理单元（PUP）二、远程雷达控制二、远程雷达控制为了方便操作人员在为了方便操作人员在PUP工作单元了解整个雷达系统的工工作单元了解整个雷达系统的工作状态，实施作状态，实施
31、RPG远程关闭、启动操作、以及进行一些异远程关闭、启动操作、以及进行一些异地地RDA、RPG故障的诊断、排除等，在故障的诊断、排除等，在PUP单元配置远单元配置远程单元控制面板，远程程单元控制面板，远程UCP通过通过9.6KBPSDDN专线与专线与RPG相连，其功能与本地相连，其功能与本地UCP完全相同，但完全相同，但RPG本地本地UCP和远程和远程UCP只能选择其中一个工作。只能选择其中一个工作。三、第四级数据记录存档（三、第四级数据记录存档（ARCHIVELEVELIV）可以存储任何多普勒天气雷达产品和信息。可以存储任何多普勒天气雷达产品和信息。四、雷达资料的显示方式四、雷达资料的显示方式
32、平面位置显示平面位置显示PPI 距离高度显示距离高度显示RHI 等高平面位置显示等高平面位置显示CAPPI 任意垂直剖面显示任意垂直剖面显示VCS 局部多层局部多层CAPPI显示显示 垂直最大回波强度显示垂直最大回波强度显示CR 等值线图显示等值线图显示 雷雷达达资资料料的的显显示示方方式式雷达的雷达的PPIPPI扫描方式扫描方式在每个仰角，雷达天在每个仰角，雷达天线绕垂直轴进行线绕垂直轴进行360360扫描，所采集到的圆扫描，所采集到的圆锥面上的资料被投影锥面上的资料被投影到地面。到地面。因此，因此，在在PPIPPI上，以雷上，以雷达为中心，达为中心，沿着雷达沿着雷达波束向外，径向距离波束向
33、外，径向距离的增加同时也表示距的增加同时也表示距地面的高度增大。地面的高度增大。 不不不不同同同同仰仰仰仰角角角角波波波波束束束束中中中中心心心心高高高高度度度度与与与与距距距距离离离离的的的的关关关关系系系系平面位置显示平面位置显示PPIPPI示意图示意图等高平面位置显示（等高平面位置显示（CAPPI）由计算机根据一系列不同高度角处的资料经由计算机根据一系列不同高度角处的资料经计算而得到的。按照用户设置的高度，应用计算而得到的。按照用户设置的高度，应用测高公式，选取临近该高度平面上的上下两测高公式，选取临近该高度平面上的上下两个仰角相应雷达测距上的数据，然后用内插个仰角相应雷达测距上的数据，
34、然后用内插方法得到该高度上的数据。方法得到该高度上的数据。局部多层局部多层CAPPI显示的处理原理类似于等显示的处理原理类似于等高平面位置显示（高平面位置显示（CAPPI），利用体积扫），利用体积扫描获取的三维数据，在任一描获取的三维数据，在任一PPI显示的图像显示的图像中确定所选区域，经处理得出多个不同高度中确定所选区域，经处理得出多个不同高度上所选区域的上所选区域的CAPPI，然后构成假三维结，然后构成假三维结构的图像。构的图像。CAPPI数据获取示意图数据获取示意图距离高度显示距离高度显示RHIRHI是指雷达天线通是指雷达天线通过以固定方位作俯仰过以固定方位作俯仰扫描的探测方式所获扫描的
35、探测方式所获取的数据。产品以取的数据。产品以h为垂直坐标，为垂直坐标，L为水为水平坐标显示回波图像平坐标显示回波图像的分布。的分布。在使用时在使用时一定要注意，一定要注意，RHI产产品中的高度坐标是放品中的高度坐标是放大了的，大了的，主要是为了主要是为了便于用户分析回波的便于用户分析回波的垂直结构。垂直结构。任意垂直剖面显示（任意垂直剖面显示（RCS）R RCSCS产品一般用来分析降水云体的垂直结构，它需要产品一般用来分析降水云体的垂直结构，它需要用体积扫描获取的三维数据制作。根据用户在任意用体积扫描获取的三维数据制作。根据用户在任意仰角的仰角的PPIPPI图像上确定的两点，以该两点连线作为需
36、图像上确定的两点，以该两点连线作为需分析的垂直剖面的基线，显示出这垂直剖面与其它分析的垂直剖面的基线，显示出这垂直剖面与其它仰角的仰角的PPIPPI相交的数据。由于体积扫描时，相邻不同相交的数据。由于体积扫描时，相邻不同仰角之间的间隔不可能取得很小，所以在不同仰角仰角之间的间隔不可能取得很小，所以在不同仰角之间的区域，仍采用双线性插值及距离加权平均插之间的区域，仍采用双线性插值及距离加权平均插值的方法予以弥补。值的方法予以弥补。 RCSRCS产品与产品与RHIRHI产品不同，它不产品不同，它不受必须固定方位角的限制，因此能分析回波区中任受必须固定方位角的限制，因此能分析回波区中任意方向的垂直结
37、构。意方向的垂直结构。 垂直最大回波强度显示（垂直最大回波强度显示（CR）CRCR产品是应用体积扫描获取产品是应用体积扫描获取的回波强度数据，在以的回波强度数据，在以1km X 1km X 1km1km（或（或2km X 2km2km X 2km）为底面）为底面积，直到回波顶的垂直柱体积，直到回波顶的垂直柱体中，对所有位于该柱体中的中，对所有位于该柱体中的回波强度资料进行比较，挑回波强度资料进行比较，挑选出最大的回波强度。再用选出最大的回波强度。再用测高公式计算最大回波强度测高公式计算最大回波强度的所有高度。从而得到的所有高度。从而得到最大最大回波强度及其所在高度的两回波强度及其所在高度的两幅
38、分布图像。幅分布图像。为方便用户分为方便用户分析，将这两幅分布图像作同析，将这两幅分布图像作同屏显示。屏显示。五、一些重要的雷达参数五、一些重要的雷达参数当前常用的雷达大多数是脉冲雷达，常规的脉冲雷达当前常用的雷达大多数是脉冲雷达，常规的脉冲雷达周期性地发射高频电磁波脉冲，相关的技术参数主要周期性地发射高频电磁波脉冲，相关的技术参数主要有脉冲宽度有脉冲宽度、脉冲重复频率、脉冲重复频率PRFPRF、脉冲重复周期、脉冲重复周期T T、脉冲功率脉冲功率Pt Pt 、天线增益、天线增益G G、天线波束宽度等、天线波束宽度等脉冲宽度脉冲宽度：探测脉冲的振荡持续时间。由于探测脉：探测脉冲的振荡持续时间。由
39、于探测脉冲具有一定的持续时间，因而它在空间也有一定的长冲具有一定的持续时间，因而它在空间也有一定的长度度h h c c 。若脉冲宽度以。若脉冲宽度以 s s为单位，则上式可写成为单位，则上式可写成h=300h=300（m m）一些重要的雷达参数一些重要的雷达参数我国新一代天气雷达我国新一代天气雷达WSR-98D使用两种脉冲宽度：使用两种脉冲宽度：短短脉冲（脉冲（1.57 s）和长脉冲（）和长脉冲（4.71 s）。）。对应的空间对应的空间宽度约为宽度约为500米和米和1500米。米。脉冲宽度和脉冲重复周期示意图脉冲宽度和脉冲重复周期示意图脉冲重复频率脉冲重复频率PRF：每秒产生的脉冲数目。：每秒
40、产生的脉冲数目。脉冲重复周期脉冲重复周期T：相邻两个脉冲之间的时间间隔：相邻两个脉冲之间的时间间隔，它，它等于脉冲重复频率的倒数。等于脉冲重复频率的倒数。一些重要的雷达参数一些重要的雷达参数脉冲功率脉冲功率Pt：发射机发射脉冲的峰值功率。：发射机发射脉冲的峰值功率。WSR-88D的脉冲峰值功率为的脉冲峰值功率为475kw，我国天气雷达，我国天气雷达WSR-98D的脉冲峰值功率在的脉冲峰值功率在650-800kw之间。之间。天线增益天线增益G：辐射总功率相同时，定向天线在最大辐射辐射总功率相同时，定向天线在最大辐射方向的能流密度与各向均匀天线的能流密度之比。通方向的能流密度与各向均匀天线的能流密
41、度之比。通常称为常称为放大倍数放大倍数。一些重要的雷达参数一些重要的雷达参数天线的波束宽度：天线的波束宽度：两个半功率点方向的夹角称波束宽度。两个半功率点方向的夹角称波束宽度。通常所说的波束宽度指的是天线主瓣的宽度，在垂直面通常所说的波束宽度指的是天线主瓣的宽度，在垂直面上用上用表示，在水平面上用表示，在水平面上用表示。表示。波束宽度越小，角波束宽度越小，角度的分辨率越高，探测精度也越高度的分辨率越高，探测精度也越高。我国新一代雷达的。我国新一代雷达的波束宽度约为波束宽度约为1一些重要的雷达参数一些重要的雷达参数单元思考题单元思考题1.气象雷达有哪些用途？气象雷达有哪些用途？2.新一代多普勒雷达主要由哪几部分构成？新一代多普勒雷达主要由哪几部分构成？3.新一代雷达的体积覆盖模式（新一代雷达的体积覆盖模式（VCP）有哪四种？）有哪四种？4.新一代雷达的工作模式有哪两种？它们分别采用怎样新一代雷达的工作模式有哪两种？它们分别采用怎样的体扫方式的体扫方式？5.雷达雷达PPI显示方式与显示方式与CAPPI显示方式有何不同？显示方式有何不同？6.雷达雷达VCS产品与产品与RHI产品有何不同？产品有何不同？7.什么是脉冲重复周期？什么是脉冲重复频率？它们之什么是脉冲重复周期？什么是脉冲重复频率？它们之间有何关系？间有何关系？8.什么是天线的波束宽度？什么是天线的波束宽度？
