第４８卷第８期 ２０１５年８月 天津大学学报（自然科学与工程技术版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏ｜ｏｇｙ） Ｖｂ１．４８ ＮＯ．８ Ａｕｇ．２０１５
Ｄ０Ｉ：１０．１１７８４／ｔｄｘｂｚ２０１４０１０２２
雷达 回波反射率垂直剖面图的冰雹识别方法
路志英 ，朱俊秀 ，
（１．天津大学电气与自动化工程学院，天津 田 硕 ，贾惠珍
３０００７２；２．天津市气象局，天津３０００７４）
摘要：为了更加准确地识别冰雹天气，对某地区２００５－－２０１０年间２４个冰雹过程和１９个暴雨过程的８２５个雷达 样本数据进行了分析处理，建立了基于雷达回波反射率垂直剖面图的冰雹自动识别的客观模型．在分析冰雹云体形 成机理和结构的基础上确定最佳剖线，并用插值法生成雷达回波反射率垂直剖面图，通过图像处理方法，提取特征 数据（强回波（４５ ｄＢＺ以上）与０℃和一２０℃温度层的高度差、弱回波区和有界弱回波区的宽度和高度）．然后采用 粗未选集理论数据挖掘方法对相关特征数据进行处理，建立了自动识别冰雹天气的客观模型测试结果表明：该识 别模型的判别规则对２８个冰雹天气过程的３８３个样本的正确识别命中率是８２．７７％，可有效地识别和预报冰雹，有
助于减轻冰雹灾害天气造成的损失． 关键词：图像处理；弱回波区；有界弱回波区；粗糙集；数据挖掘 中图分类号：Ｐ４１２．２５ 文献标志码：Ａ 文章编号：０４９３．２１３７（２０１５）０８．０７４２．０８
Ｈａｉｌ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｒａｄａｒ Ｅｃｈｏ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ Ｃｒｏｓｓ Ｓｅｃｔｉｏｎ
Ｌｕ Ｚｈｉｙｉｎｇ ，Ｚｈｕ Ｊｕｎｘｉｕ ，Ｔｉａｎ Ｓｈｕｏ ，Ｊｉａ Ｈｕｉｚｈｅｎ２
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｉｉｎ ３０００７２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｔｉａｎｊｉｎ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｂｕｒｅａｕ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００７４，Ｃｈｉｎａ）
多普勒天气雷达回波辨别及分析总结计划之降水回波
多普勒天气雷达回波辨别和剖析之降水回波
1. 层状云降水雷达回波特色——片状回波
层状云是水平尺度远远大于垂直尺度云团，由这种云团所产生的降水称之为稳固性层状云降水。降水区拥有水平范围较大、连续时间较长、强度比较均匀和连续时间较长等特色。⑴回波强度特色：①在 PPI 上，层状云降水回波表现出范围比较大、呈片状、边沿零落不
规则、强度不大但散布均匀、无显然的强中心等特色。回波强度一般在 20-30dBz，最强的为
45dBz。②在 RHI 上，层状云降水回波顶部比较平坦，没有显然的对流单体崛起，底部
及地，强度散布比较均匀，所以色彩差别比较小。一个显然的特色是常常能够看到在其内部有一条与地面大概平行的相对强的回波带。进一步的观察还发现这条亮带位于大气温度层结
0 度层以下几百米处。因为使用早起的模拟天气雷达探测时，回波较强则显示越亮，所以称之为零度层亮带。回波高度一般在 8 公里以下，自然会跟着纬度，季节的不一样有所变化。⑵回波径向速度特色：因为层状云降水范围较大，强度与气流相对照较均匀，所以相应其径向速度散布范围也较大，径向速度等值线散布比较稀少，切向梯度不大。在零径向速度型双侧常散布着范围不大的正、负径向速度中心，此外还常存在着流场辐合或辐散区。
⑶零度层亮带：如前所述，在 PPI 仰角较高或许 RHI 扫面时，总能在零度层以下几百米处看到一圈亮环或许亮带回波，亮带内的回波比上下两个层面都强。因为亮带回波老是陪伴
层状云降水出现，所以是层状云降水的一个重要特色。 （零度层亮带形成的原由：冰晶、雪花着落的过程中，经过零度层时，表示开始消融，一方面介电常数增大，另一方面出现碰
并聚合作用，使粒子尺寸增大，散射能力加强，所以回波强度增大。当冰晶雪花完整消融后，快速变为球形雨滴，受雨滴破裂和下降速度的影响，回波强度减小。这样就存在一个强回波带，说明层状云降水中存在显然的冰水变换区，也表示层状云降水中气流稳固，无显然的对流活动。）
第３１卷第４期 ２００８年８月 南京气象学院学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ ＶＯ１．３ｌ ＮＯ．４ Ａｕｇ．２００８
下珊珊，黄兴友，苏磊，等利川雷达同波自动识别锋线的方法［Ｊ］．南京气象学院学报，２００８，３１（４）：５６３－５７３
利用雷达回波自动识别锋线的方法
王珊珊 ，黄兴友 ，苏磊 ，金宏忆 ，刘伟 ，顾松山
（１．南京信息ｒ程大学遥感学院，江苏南京２１００４４；２．武汉中心气象台，湖北武汉４３００７４）
摘要：运用Ｍａｔｌａｂ软件对冷锋过境的多普勒雷达径向速度进行模拟，运用合成切变估算方法，采用 多普勒雷达获取的速度基数据资料，探讨了自动识别锋线的判据，并以动态链接库的方式进行了多 普勒雷达锋线自动识别模块的工程设计。对２００２年５月ｌ３日湖南省入汛后首场大范围暴雨过程 进行自动识别处理，对比模拟结果表明该模块对此次过程中的锋线有较好的识别能力 关键词：合成切变；冷锋；笛卡尔网格 中图分类号：Ｐ４ｌ２．２５ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｌ０００—２０２２（２００８）０４－０５６３一ｌｌ
Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｌｄ Ｆｒｏｎｔ
Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｒａｄａｒ Ｅｃｈｏ Ｆｅａｔｕｒｅｓ
ＷＡＮＧ Ｓｈａｎ—ｓｈａｎ ，Ｈｕａｎｇ Ｘｉｎｇ—ｙｏｕ ，ＳＵ Ｌｅｉ ，ＪＩＮ Ｈｏｎｇ—ｙｉ ，ＬＩＵ Ｗｅｉ ，ＧＵ Ｓｏｎｇ—ｓｈａｎ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ，ＮＵＩＳＴ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００４４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｗｕｈａｎ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｏｂｓｅｒｖａｔｏｒｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍａｔｌａｂ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｒａｄａｒ’Ｓ ｒａｄｉａｌ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｆｉｅｌｄ ｗｈｅｎ ａ ｃｏｌｄ ｆｒｏｎｔ ｐａｓｓｅｓ ａｎ ｏｂｓｅｒｖｉｎｇ ｒａｄａｒ．Ｄｏｐｐｌｅｒ ｒａｄａｒ ｂａｓｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｄａｔａ ｗｅｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｓｈｅａｒ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ａ１． ｇｏｒｉｔｈｍ ｔｏ ｉｄｅｎｔｉｆｙ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｌｄ ｆｒｏｎｔ ｗｉｎｄ ｆｉｅｌｄ．ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓ ｆｏｒ ａｕｔｏ． ｍａｔｉｃ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｌｄ ｆｒｏｎｔ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ａ ｍｏｄｕｌｅ ｆｏｒ ｃｏｌｄ ｆｒｏｎｔ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ． Ｔｈｅ ｒａｄａｒ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｈｅａｖｙ ｒａｉｎ ｏｎ ｌ３ｔｈ Ｍａｙ ２００２ ｉｎ Ｈｕｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｗｅｒｅ ｐｒｏ． ｃｅｓｓｅｄ．ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｕｇｇｅｓｔｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｏｄｕｌｅ ｈａｄ ａ ｆａｉｒｙ ｇｏｏｄ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｉｄｅｎｔｉｆｙ ｔｈｅ ｃｏｌｄ ｆｒｏｎｔ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｓｈｅａｒ；ｃｏｌｄ ｆｒｏｎｔ：Ｃａｒｔｅｓｉａｎ ｇｒｉｄ
第１期 ２０１０年２月 雷达科学与技术 Ｒａｄａｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏ１ｏｇＹ ＶｏＩ．８ Ｎｏ．１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１０
面向识别的雷达回波仿真技术可信度分析
陈秋菊。莫翠琼
（中国人民解放军电子工程学院４０５教研室，安徽合肥２３００３７）
摘 要：按照系统仿真技术的一般方法研究了面向识别的雷达回波仿真技术的基本原理和模型。根 据目标的三维ＣＡＤ模型，利用电磁计算方法得到全姿态的一维距离像模板。在凝视状态下，利用雷达发射 信号和目标的一维距离像模板模拟目标低分辨率回波；在扫描状态下，利用全姿态一维距离像重构不同角 区中目标的散射中心模型，结合雷达波束的扫描方式获得仿真回波。最后立足仿真结果的校验，提出了可 用于分析雷达目标回波仿真技术可信度的一些准则和方法。 关键词：雷达；回波；仿真；可信度
中图分类号：ＴＮ９５７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—２３３７（２０１０）０１—００５４—０６
Ｔｈｅ Ｃｒｅｄｉｂｉｌｉｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ—Ｏｒｉｅｎｔｅｄ
Ｒａｄａｒ Ｔａｒｇｅｔ Ｅｃｈｏ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ＣＨＥＮ Ｑｉｕ—ｊｕ，ＭＯ Ｃｕｉ—ｑｉｏｎｇ （Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＰＬＡ，Ｈｅｆｅｉ ２３００３７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｒａｄａｒ ｅｃｈｏ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔａｒｇｅｔ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｉｓ ｇｉｖｅｎ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｇｅｎｅｒａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ ＣＡＤ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｓｈｉｐ ｔａｒｇｅｔｓ，ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｒａｎｇｅ ｐｒｏｆｉｌｅ（ＨＲＲＰ）ｔｅｍｐｌａｔｅｓ ａｔ ｆｕｌｌ ａｚｉｍｕｔｈ ａｎｇｌｅｓ ａｒｅ ｃｏｍｐｕｔｅｄ．Ｔｈｕｓ， ｔｈｅ ｌｏｗ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｅｃｈｏｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｒｉｎｇ ｓｔａｔｅ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｕｓｉｎｇ ＨＲＲＰ ｔｅｍｐｌａｔｅｓ ａｎｄ ｒａｄａｒ ｓｉｇｎａｌｓ．Ｗｈｉｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｓｔａｔｅ，ｔｈｅ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｃｅｎｔｅｒ ｍｏｄｅｌｓ ｉｎ ｅａｃｈ ａｎｇｌｅ ｓｅｃｔｏｒ ａｒｅ ｆｉｒｓｔｌｙ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｒａｎｇｅ ｐｒｏｆｉｌｅｓ．Ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｔｅｎｎａ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｌｏｗ—ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｅｃｈｏｅｓ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｓｏｍｅ ｒｕｌｅｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｈａｔ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｓｅ ｔｈｅ ｃｒｅｄｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｄａｒ ｔａｒｇｅｔ ｅｃｈｏ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃ ｒｅｓｕｌｔｓ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒａｄａｒ；ｅｃｈｏ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｃｒｅｄｉｂｉｌｉｔｙ
