雷达成像第1章
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第一章引论一、填空1、我国新一代天气雷达业务组网的建设目标是:在我国东部和中部地区,装备〔〕和〔〕多普勒天气雷达系统。
2、根据我国雷达布局原则,在我国第二地形阶梯地域和黑龙江、吉林省布设〔〕频段新一代天气雷达。
3、根据我国雷达布局原则,在天气、气候相近的地区,组网的新一代天气雷达在〔〕和〔〕上要尽可能统一。
4、我国《新一代天气雷达系统功能规格需求书》要求:对大范围降水天气的监测距离应不小于〔〕km;对小尺度强对流天气现象的有效监测和识别距离应大于〔〕km。
5、我国《新一代天气雷达系统功能规格需求书》要求:雷达探测能力在50km处可探测到的最小回波强度S波段应不大于〔〕dBZ、C波段应不大于〔〕dBZ。
6、我国《新一代天气雷达系统功能规格需求书》要求新一代天气雷达应有一定的晴空回波探测能力,在湿润季节应能观测到〔〕km左右距离范围内的晴空大气中的径向风场分布。
7、新一代天气雷达系统的应用主要在于对灾害性天气,特别是风害和冰雹相伴随的灾害性天气的〔〕和〔〕。
它还可以进行较大范围降水的定量估测,获取降水和降水云体的〔〕。
8、从径向速度图像上可以看出气流的〔〕、〔〕和〔〕的特征,并可给出定性和〔〕的估算。
9、辐合〔或辐散〕在径向风场图像中表现为一个最大和最小的〔〕,两个极值中心的连线和雷达的射线〔〕。
10、气流中的小尺度气旋〔或反气旋〕在径向风场图像中表现为一个最大和最小的〔〕,中心连线走向于雷达射线〔〕。
11、具有辐合〔或辐散〕的气旋〔或反气旋〕表现出最大、最小值的连线与雷达射线走向〔〕。
根据中心连线的长度、径向速度最大值、最小值及连线与射线的夹角,可以半定量地估算气旋〔或反气旋〕的〔〕和〔〕。
12、新一代天气雷达采用〔〕体制,共有7种型号,其中S波段有3种型号,分别为〔〕。
C波段有4种型号,分别为CINRAD-〔〕。
13、SA和SB雷达的正式名称分别为CINRAD-SA和CINRAD-SB,在国际上称为〔〕。
第1章雷达概论Merrill I. Skolnik1.1 雷达描述雷达的基本概念相对简单,但在许多场合下它的实现并不容易。
它以辐射电磁能量并检测反射体(目标)反射的回波的方式工作。
回波信号的特性提供有关目标的信息。
通过测量辐射能量传播到目标并返回的时间可得到目标的距离。
目标的方位通过方向性天线(具有窄波束的天线)测量回波信号的到达角来确定。
如果是动目标,雷达能推导出目标的轨迹或航迹,并能预测它未来的位置。
动目标的多普勒效应使接收的回波信号产生频移,因而即使固定回波信号幅度比动目标回波信号幅度大多个数量级时,雷达也可根据频移将希望检测的动目标(如飞机)和不希望的固定目标(如地杂波和海杂波)区分开。
当雷达具有足够高的分辨力时,它能识别目标尺寸和形状的某些特性。
雷达可在距离上、角度上或这两方面都获得分辨力。
距离分辨力要求雷达具有大的带宽,角度分辨力要求大的电尺寸雷达天线。
在横向尺度上,雷达获得的分辨力通常不如其在距离上获得的分辨力高。
但是当目标的各个部分与雷达间存在相对运动时,可运用多普勒频率固有的分辨力来分辨目标的横向尺寸。
虽然人们通常认为SAR是通过在存储器中存储接收到的信号,从而产生大的“合成”天线,但是用于成像(如地形成像)的合成孔径雷达在横向尺度上获得的分辨力仍可解释为,是由于利用了多普勒频率分辨力的结果。
这两种观点(多普勒分辨力和合成天线)是等效的。
展望用于目标成像的ISAR所能得到的横向分辨力的途径,理所当然应该是多普勒频率分辨力。
雷达是一种有源装置,它有自己的发射机而不像大多数光学和红外传感器那样依赖于外界的辐射。
在任何气象条件下,雷达都能探测或远或近的小目标,并精确测量它们的距离,这是雷达和其他传感器相比具有的主要优势。
雷达原理已在几兆赫兹(高频或电磁频谱的高频端)到远在光谱区外(激光雷达)的频率范围内得到应用。
这范围内的频率比高达109:1。
在如此宽的频率范围内,为实现雷达功能而应用的具体技术差别巨大,但是基本原理是相同的。