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一种有色噪声条件下的改进卡尔曼滤波算法

中国惯性技术学报 2023年第10期31卷 1004-1009页

作者：杨波刘枫薛亮单斌火箭军工程大学导弹工程学院西安710025

以捷联惯导系统(SINS)/多普勒雷达组合导航系统为研究对象,针对多普勒雷达测速噪声为缺少先验信息的有色噪声的滤波问题,提出一种有色噪声条件下的改进卡尔曼滤波算法。首先,建立有色量测噪声条件下的SINS/多普勒雷达组合导航系统模型;... 详细信息

以捷联惯导系统(SINS)/多普勒雷达组合导航系统为研究对象,针对多普勒雷达测速噪声为缺少先验信息的有色噪声的滤波问题,提出一种有色噪声条件下的改进卡尔曼滤波算法。首先,建立有色量测噪声条件下的SINS/多普勒雷达组合导航系统模型;然后,采用重构状态空间模型的方法将量测噪声为有色噪声的状态空间模型进行白化,消除有色噪声对导航定位滤波计算的不利影响;最后,对缺乏先验信息有色量测噪声下的滤波问题,设计了一种改进的卡尔曼滤波算法。仿真实验结果表明,与自适应卡尔曼滤波算法和有色噪声卡尔曼滤波算法相比,所提算法的平均水平定位精度分别提升了23.97%、21.01%。

关键词：多普勒雷达捷联惯导系统有色噪声卡尔曼滤波

用于自主导航的SAR/多普勒雷达一体化技术设计

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兵工学报 2022年第12期43卷 3093-3102页

作者：戴宗武张少甫刘乃强胡月王喆段岑薇孙宇哲航天恒星科技有限公司北京100095

面向复杂电磁环境下不依赖卫星的自主导航作战需求,研究一种多普勒雷达和合成孔径雷达(SAR)成像一体化设计技术。利用多普勒雷达完成高精度测速,测速精度优于0.2%,能实时精确地修正惯性制导的速度累积误差,提升导航精度。采用SAR成像技... 详细信息

面向复杂电磁环境下不依赖卫星的自主导航作战需求,研究一种多普勒雷达和合成孔径雷达(SAR)成像一体化设计技术。利用多普勒雷达完成高精度测速,测速精度优于0.2%,能实时精确地修正惯性制导的速度累积误差,提升导航精度。采用SAR成像技术通过景象匹配修正惯性制导的位置累积误差,从而实现高精度的完全自主导航。针对一体化技术引入的刚体平台对SAR成像精度的影响,利用惯性制导的瞬时高精度特性,对该平台下SAR成像进行实时补偿,并给出仿真结果。研究结果表明:经补偿后SAR图像方位向分辨率由6.01 m提升至2.88 m,聚焦深度由1.3 dB提升至-30 dB,满足景象匹配修正要求;该一体化技术同时兼顾测速和SAR成像精度,方法有效,满足自主导航作战需求。

关键词：自主导航合成孔径雷达多普勒雷达高精度测速

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基于投影余角的多普勒雷达几何检测器

系统工程与电子技术 2022年第6期44卷 1854-1861页

作者：梁璞范红旗付强国防科技大学电子科学学院ATR重点实验室湖南长沙410073 中国人民解放军96747部队青海西宁810007

针对多普勒雷达信号检测问题,基于几何代数工具重新审视离散傅里叶变换,提出了一种以投影余角为检验统计量的多普勒雷达几何检测器。该检测器相对传统功率/包络检测器具有良好的动态压缩性质与恒虚警特性。通过与现有功率/包络恒虚警检... 详细信息

针对多普勒雷达信号检测问题,基于几何代数工具重新审视离散傅里叶变换,提出了一种以投影余角为检验统计量的多普勒雷达几何检测器。该检测器相对传统功率/包络检测器具有良好的动态压缩性质与恒虚警特性。通过与现有功率/包络恒虚警检测器的对比试验,表明了几何检测器对背景起伏与强多音信号干扰的优良适应能力,为雷达检测器设计提供了一种新的视角和工具。

关键词：信号检测多普勒雷达几何检测器几何代数背景起伏多目标干扰

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东洞庭湖及邻近城区雷暴活动特征

长江流域资源与环境 2022年第1期31卷 179-190页

作者：孟蕾廖玉芳汤亦豪中国气象局气象干部培训学院湖南分院湖南长沙410125 气象防灾减灾湖南省重点实验室湖南长沙410118 湖南省气象科学研究所湖南长沙410118 湖南省气候中心湖南长沙410118

利用2011~2019年3~8月长时间序列的长沙和常德多普勒天气雷达产品、岳阳观测站雷暴人工记录,分析东洞庭湖及邻近城区雷暴的空间分布特征和季、月、日变化特征。结果表明:(1)东洞庭湖及邻近城区雷暴总体东多西少,城区多湖面少,湖面与陆... 详细信息

利用2011~2019年3~8月长时间序列的长沙和常德多普勒天气雷达产品、岳阳观测站雷暴人工记录,分析东洞庭湖及邻近城区雷暴的空间分布特征和季、月、日变化特征。结果表明:(1)东洞庭湖及邻近城区雷暴总体东多西少,城区多湖面少,湖面与陆地城市中心交界处相对湖面其他地方是雷暴高发区。(2)6月是雷暴活动最频繁的月份,湖面与陆地城市中心交界处雷暴活动频数在5、6、8月显著高于湖面其他地方。(3)雷暴生消发展呈现显著日变化,夜间雷暴相较日间雷暴更加频繁,呈现明显的双峰特征,湖面和城区陆地雷暴波动在转换时间上存在差异,湖面相较陆面要提前近1~2 h。(4)温湿条件较好的情况下,垂直风切变是影响当地雷暴活动的重要因素,城区雷暴对于垂直风切变的响应比湖面更快,湖面与城市中心交界处相对湖面其他位置更容易出现雷暴。

关键词：多普勒雷达雷暴东洞庭湖阈值

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甘肃东南部暖季对流活动的雷达气候学特征

高原气象 2023年第6期42卷 1536-1547页

作者：肖玮刘维成傅朝李文学付杰苟尚张伟兰州中心气象台甘肃兰州730020 甘肃省气象信息与技术装备保障中心甘肃兰州730020

基于天水多普勒天气雷达资料,通过“最大值法”筛选出对流回波样本,利用TITAN(雷暴识别跟踪分析和临近预报)算法对对流风暴属性特征追踪统计,分析了甘肃东南部暖季(6-8月)对流活动的雷达气候学特征。结果表明:(1)对流活动频次多集中在... 详细信息

基于天水多普勒天气雷达资料,通过“最大值法”筛选出对流回波样本,利用TITAN(雷暴识别跟踪分析和临近预报)算法对对流风暴属性特征追踪统计,分析了甘肃东南部暖季(6-8月)对流活动的雷达气候学特征。结果表明:(1)对流活动频次多集中在高海拔山区附近,大值中心位于六盘山西侧山脉的迎风坡或西秦岭山脉起伏较大的区域,其中8月为对流活动高峰期。(2)对流风暴以西北向东南方向传播为主,不同月份传播特征存在一定差异;6月传播速度最快、8月最慢。(3)对流活动发生频率日变化特征呈单峰分布,主峰区位于16:00-17:00(北京时);不同地形对流发生、发展具有不同的日变化特征,午后高海拔区域是热力对流发生的高频区,夜间对流活动在山区、河谷、盆地、平原等地形均有发生。(4)不同月份对流风暴的日变化存在明显差异,6月午后太阳加热、地形强迫对对流风暴的影响最为显著,而7、8月夜发对流对高原边坡复杂地形响应更高。午后组织性较好的风暴传播方向与山脉走向及坡向关系密切,夜间时段与500 hPa盛行风关系密切。(5)超过90%的对流风暴持续时间在36 min以内,仅有1%的风暴持续时间大于1 h。

关键词：多普勒雷达对流活动风暴追踪风暴传播气候学特征

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多普勒雷达高速数据传输的迭代合并均衡算法

微电子学与计算机 2024年第6期41卷 49-56页

作者：陈曦边立峰尤宏宇叶勇大兴安岭地区气象局黑龙江加格达奇165099 黑龙江省气象数据中心黑龙江哈尔滨150030

为解决多普勒雷达高速数据在传输过程中存在的码间串扰、拥塞风险高等问题,本文设计了一种迭代合并均衡算法。通过模拟多普勒雷达数据的高速传输过程,确定传输信道具有衰落与时变特性,存在误码、拥塞等现象。然后,装设数据传输迭代合并... 详细信息

为解决多普勒雷达高速数据在传输过程中存在的码间串扰、拥塞风险高等问题,本文设计了一种迭代合并均衡算法。通过模拟多普勒雷达数据的高速传输过程,确定传输信道具有衰落与时变特性,存在误码、拥塞等现象。然后,装设数据传输迭代合并均衡器,根据传输信道的迭代估计结果,确定均衡器的启动条件。在合并并重新分配传输信道资源后,通过滤波实现码间干扰的补偿,再通过多次迭代完成数据传输的均衡处理任务。测试结果表明:与传统均衡算法相比,在应用本文算法后,多普勒雷达高速数据传输的衰落量降低了0.7 GB,信道间接收功率均衡度提高了0.9,传输拥塞概率的数值由2.05%下降至0.10%。

关键词：多普勒雷达数据传输迭代合并资源分配码间干扰信道均衡

基于组网多普勒雷达径向速度场的福建近海台风中心定位研究

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热带气象学报 2024年第2期40卷 189-197页

作者：苏源倪悦曾凡辉张深寿龙岩市气象局福建龙岩364000

本文探讨了一种基于组网多普勒雷达径向速度零速度线(区)对福建近海台风中心定位的方法,该方法利用了台风中心位于雷达径向速度产品中零速度线(区)上的特征,理论上可以将两部(或以上)多普勒雷达零速度线(区)的重合点(或区域)认定为台风... 详细信息

本文探讨了一种基于组网多普勒雷达径向速度零速度线(区)对福建近海台风中心定位的方法,该方法利用了台风中心位于雷达径向速度产品中零速度线(区)上的特征,理论上可以将两部(或以上)多普勒雷达零速度线(区)的重合点(或区域)认定为台风中心,并利用空间密度聚类法和线性回归分析对台风零速度线(区)弯曲、不连续以及重合点不唯一等情况做进一步中心定位判定。研究发现,该方法时空分辨率高、定位精准,可以对发展形态不规则、速度模糊、临近登陆或登陆后的台风实现定位,对台风实时业务定位和路径预报等具有一定的参考价值,同时具有简单易行、适用范围广的优势。

关键词：台风中心定位多普勒雷达组网径向速度零速度线

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多普勒雷达弹丸测速信号的速度重建方法

中国测试 2020年第4期46卷 31-35页

作者：张建宏武锦辉王高刘吉苏凝钢金源中北大学电子测试国家重点实验室山西太原030051 中北大学信息与通信工程学院山西太原030051

多普勒雷达在弹丸速度测试的实际工程应用中,由于现场测试环境的恶劣,获得的信号大多数为非平稳信号,存在较大的杂波和低信噪比,影响测试精度的问题。为准确地获取弹丸速度测试参数,提出一种短时傅里叶变换(STFT)和快速小波变换相结合... 详细信息

多普勒雷达在弹丸速度测试的实际工程应用中,由于现场测试环境的恶劣,获得的信号大多数为非平稳信号,存在较大的杂波和低信噪比,影响测试精度的问题。为准确地获取弹丸速度测试参数,提出一种短时傅里叶变换(STFT)和快速小波变换相结合提取信号瞬时频率的方法。该方法对短时傅里叶窗函数预处理分段,分段进行小波变换提取能量脊线,计算信号的瞬时频率并重建速度曲线。测试结果与校准后的激光弹丸测速系统结果相比对,测量误差优于0.2%。结果表明:该算法处理结果准确,高效实用,具有一定的工程应用价值。

关键词：多普勒雷达窗函数快速小波变换瞬时频率重建速度曲线

基于雷达观测的2021年6月珠江口一次水龙卷过程分析

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热带气象学报 2022年第6期38卷 825-832页

作者：梅雨菲陈生刘陈帅雷振亮中山大学大气科学学院广东珠海519082 珠海市斗门区气象局广东珠海519125 中国科学院西北生态环境资源研究院黑河遥感站和甘肃省遥感重点实验室甘肃兰州730000 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519000

利用常规地面和探空资料、珠海S波段双偏振多普勒天气雷达和珠海横琴X波段相控阵雷达资料对2021年6月1日发生在珠江口的水龙卷过程进行分析。研究表明:此次水龙卷过程发生在高层强辐散、中层短波槽影响、低层西南风的背景场下;极低的抬... 详细信息

利用常规地面和探空资料、珠海S波段双偏振多普勒天气雷达和珠海横琴X波段相控阵雷达资料对2021年6月1日发生在珠江口的水龙卷过程进行分析。研究表明:此次水龙卷过程发生在高层强辐散、中层短波槽影响、低层西南风的背景场下;极低的抬升凝结高度、较大的0~1 km风矢量差、超过超级单体发生阈值的风暴相对螺旋度,为龙卷的发生提供了较好的动力条件。两部雷达均观测到超级单体结构特征,最强反射率因子超过65 d BZ。X波段相控阵雷达资料能够清晰展现水龙卷超级单体风暴精细化演变特征,0.9°仰角首先出现风切变,随后风切变出现高度逐渐增高,并加强为中气旋,切变最高高度达到17.1°仰角,随后高度逐渐降低,龙卷减弱。三维反射率因子图清楚地反映了龙卷母体风暴穹窿结构形成过程,以及强反射率因子区向上延伸,变细加强,龙卷触及水面后变粗的过程。S波段雷达探测到在龙卷发生前,出现ZDR低值眼区和ρHV弧,这对于预报员提前预警以及识别龙卷具有一定帮助。

关键词：水龙卷超级单体中气旋多普勒雷达 X波段相控阵雷达