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For personal use only in study and research; not for commercial use雷达简介雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备。
雷达(radar)原是“无线电探测与定位”的英文缩写。
雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。
雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。
雷达的工作原理首先是发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。
天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。
电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。
天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。
由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。
接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。
了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传播时间。
根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离为：S=CT/2。
其中S：目标距离，T：电磁波从雷达到目标的往返传播时间，C：光速。
雷达测定目标的方向是利用天线的方向性来实现的。
通过机械和电气上的组合作用，雷达把天线的小事指向雷达要探测的方向，一旦发现目标，雷达读出些时天线小事的指向角，就是目标的方向角。
两坐标雷达只能测定目标的方位角，三坐标雷达可以测定方位角和俯仰角。
测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能，—雷达测速利用了物理学中的多普勒原理．当目标和雷达之间存在着相对位置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变量称为多普勒频移，用于确定目标的相对径向速度，通常，具有测速能力的雷达，例如脉冲多普勒雷达，要比一般雷达复杂得多。
气象事业的发展史可以概括为以下几个阶段：
1. 古代气象观测阶段：古代人类通过观察自然现象，如风向、风力、气温、云的形状等，对天气进行预测。
这一阶段的气象观测主要依靠肉眼观察和经验积累。
2. 仪器观测阶段：16世纪至19世纪，随着科学技术的发展，各种气象观测仪器相继问世，如温度计、气压计、风速仪等。
这一阶段的气象观测开始向定量化、精确化方向发展。
3. 无线电气象观测阶段：20世纪初，无线电技术的发展使得气象观测信息可以迅速传播，促进了全球范围内的气象观测网络建设。
这一阶段的气象事业开始实现信息化、网络化。
4. 自动气象观测阶段：20世纪70年代以后，随着计算机技术的发展，自动气象观测站开始出现。
这一阶段的气象观测实现了自动化、数字化，观测数据的采集、处理和传播效率大大提高。
5. 气象现代化阶段：21世纪初，随着科学技术的飞速发展，气象事业进入了一个全新的阶段。
现代气象观测技术包括卫星气象观测、雷达气象观测、数值天气预报等。
这一阶段的
气象事业呈现出全球化、信息化、智能化的特点。
总之，气象事业的发展经历了从肉眼观察到仪器观测，再到无线电、自动观测和现代气象观测等阶段。
在这个过程中，科学技术的进步推动了气象事业的不断发展，使得天气预报的准确性和及时性得到了显著提高。
什么是雷达雷达（Radar）是一种利用电磁波进行探测和测量的技术。
它是由英文Radio Detection and Ranging（无线电探测和测距）缩写而来。
雷达系统能够发送出一束电磁波，并接收其反射回来的信号，通过分析这些信号的特征来确定目标物体的位置、速度、方向和其他属性。
雷达技术的发展历史可以追溯到20世纪初。
最初，雷达主要用于军事领域，用于探测和追踪敌方飞机和舰船。
随着科技的进步，雷达技术逐渐应用于民用领域，如天气预报、航空导航和交通控制等。
雷达系统由发射器、接收器和信号处理器组成。
当雷达发射器发出一束电磁波时，它会遇到目标物体并被反射回来。
接收器接收这些反射的信号，并将其传送给信号处理器进行分析。
雷达系统的探测原理基于“回波时间差”原理。
当雷达发射信号时，它记录下发射和接收之间的时间间隔。
通过测量这个时间间隔，可以确定目标物体与雷达系统之间的距离。
通过连续发射信号并记录回波时间差，雷达系统可以得到目标物体的运动信息，如速度和方向。
雷达系统还可以通过分析回波信号的特征来获得目标物体的其他属性。
例如，通过比较接收到的信号的强度和频率变化，雷达系统可以确定目标物体的大小、形状和材质。
这些信息对于区分不同类型的目标物体至关重要。
雷达技术的应用非常广泛。
在军事领域，雷达系统被用于飞机、舰船和导弹的导航和目标追踪。
在天气预报中，雷达系统用于探测降雨和研究气象现象。
在航空导航中，雷达系统用于引导飞机降落和防止碰撞。
此外，雷达技术还被用于交通控制、无人驾驶汽车和安防领域等。
与传统的光学传感器相比，雷达具有许多优势。
首先，雷达系统可以在复杂的天气条件下工作，如雨雪、雾和浓雾。
其次，雷达可以远距离探测目标物体，无需直接视线。
此外，雷达系统对目标物体的大小和形状并不敏感，因此可以在不同环境下进行可靠的探测。
然而，雷达技术也存在一些局限性。
由于雷达使用的是电磁波，因此在某些情况下可能会被其他电子设备干扰。
此外，雷达对目标物体的分辨率有限，无法对小尺寸的物体提供详细信息。
气象发展历程气象发展历程可以追溯到古代文明时期。
在人类历史的早期阶段，人们开始观察天空中的云彩、风向和降水等自然现象，并试图解释和预测它们。
然而，直到18世纪末19世纪初，气象观测和研究才真正取得了突破。
1793年，法国科学家封建贵族让-巴蒂斯特·拉马克提出了气象学的基本原理。
他认为，天气现象是由大气中的压力、湿度和温度等因素相互作用所产生的。
19世纪，气象观测网络开始迅速发展起来。
1814年，德国科学家克里斯蒂安·多普勒发明了气象雷达，使气象观测更加准确和精确。
1854年，英国皇家气象学会成立，成为世界上第一个专门研究气象学的组织。
随着科学技术的进步，气象预报的准确性和可靠性也逐渐提高。
20世纪初，美国气象学家切尔弗顿·圣约翰·摩尔利开创了数值天气预报的方法，使用数学计算模型来模拟大气环流系统。
这一方法在气象预报中得到了广泛应用，并逐渐演变为现代气象学中最重要的分支之一。
20世纪中叶，气象卫星和雷达等新技术的引入，使天气观测和预报进入了一个新的时代。
人们可以通过卫星图像和雷达回波，实时观测和监测气象系统的演变，并进行更精确的天气预报。
到了21世纪，气象学在全球变化研究、气候预测和极端天气事件预警等领域发挥着越来越重要的作用。
在气象观测技术和计算能力不断提升的支持下，人们对大气运动、气候变化等复杂现象的认识也在不断深化。
总结来说，气象发展历程经历了漫长的过程，从最初的简单观察到现代的高科技观测和预测。
随着科学技术的不断进步，气象学在我们的生活和社会发展中扮演着越来越重要的角色。
雷达发展史雷达的基本概念形成于20世纪初。
但是直到第二次世界大战前后，雷达才得到迅速发展。
早在20世纪初，欧洲和美国的一些科学家已知道电磁波被物体反射的现象。
1922年，意大利G.马可尼发表了无线电波可能检测物体的论文。
美国海军实验室发现用双基地连续波雷达能发觉在其间通过的船只。
1925年，美国开始研制能测距的脉冲调制雷达，并首先用它来测量电离层的高度。
30年代初，欧美一些国家开始研制探测飞机的脉冲调制雷达。
1936年，美国研制出作用距离达40公里、分辨力为457米的探测飞机的脉冲雷达。
1938年,英国已在邻近法国的本土海岸线上布设了一条观测敌方飞机的早期报警雷达链。
第二次世界大战期间，由于作战需要，雷达技术发展极为迅速。
就使用的频段而言，战前的器件和技术只能达到几十兆赫。
大战初期，德国首先研制成大功率三、四极电子管,把频率提高到500兆赫以上。
这不仅提高了雷达搜索和引导飞机的精度，而且也提高了高射炮控制雷达的性能，使高炮有更高的命中率。
1939年，英国发明工作在3000兆赫的功率，地面和飞机上装备了采用这种磁控管的微波雷达,使盟军在空中作战和空-海作战方面获得优势。
大战后期，美国进一步把磁控管的频率提高到10吉赫，实现了机载雷达小型化并提高了测量精度。
在高炮火控方面，美国研制的精密自动跟踪雷达SCR-584,使高炮命中率从战争初期的数千发炮弹击落一架飞机，提高到数十发击中一架飞机。
40年代后期出现了动目标显示技术，这有利于在地杂波和云雨等杂波背景中发现目标。
高性能的动目标显示雷达必须发射相干信号，于是研制了功率、、前向波管等器件。
50年代出现了高速喷气式飞机，60年代又出现了低空突防飞机和中、远程导弹以及军用卫星，促进了雷达性能的迅速提高。
60～70年代，电子计算机、、和大规模数字集成电路等应用到雷达上，使雷达性能大大提高，同时减小了体积和重量，提高了可靠性。
在雷达新体制、新技术方面，50年代已较广泛地采用了动目标显示、单脉冲测角和跟踪以及脉冲压缩技术等；60年代出现了；70年代固态相控阵雷达和脉冲多普勒雷达问世。
NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY第五章天气雷达大气物理学院侯雪伟houxw@NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY主要内容1 概述2 天气雷达发展历史3 天气雷达工作原理4 典型回波NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY学习目标（1）掌握天气雷达的概念与系统组成；（2）了解雷达气象方程及其物理意义；（3）了解多普勒雷达探测；（4）了解回波分类与识别、以及降水回波强度分析等概念。
NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 1 概述NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY雷达及其作用名字：“雷达”是Radio Detection And Ranging缩写Radar的音译,字面上含义是无线电探测和测距。
雷达：是利用微波波段电磁波探测目标物的电子设备。
天气雷达：是用于探测气象要素和各种天气现象的雷达，属于主动式微波大气遥感设备。
用途：从二次世界大战后雷达技术引用到气象部门至今已有50多年历史。
用于探测云、雨、降水、监测强对流天气的天气雷达已成为雷达技术中的一个分支，天气雷达是大气监测的重要手段之一，在突发性、灾害性的监测、预报和警报中具有极为重要的作用。
目前约有1000部以上的天气雷达布设在世界各地，为人类造福。
NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY气象雷达使用的无线电波长范围很宽，从1厘米到1000厘米。
它们常被划分成不同的波段，以表示雷达的主要功能。
雷达的昨天、今天、明天
摘要：本文简要介绍了雷达技术发展简史和雷达技术在天气预测中的地位和作用。
天气雷达是监测、预警突发灾害性天气最有效的手段。
介绍了国内外天气雷达的发展现状,以及我国天气雷达总体技术水平和应用能力与发达国家的差距,然后分析制约天气雷达技术发展的一些因素,最后根据新一代天气雷达技术特点以及国际天气雷达领域的前沿应用提出了我国天气雷达的发展趋势。
一、前言
雷达(Radar)是英文“Radio Detection and Ranging”缩写的译音，意思是“无线电探测和测距”，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。
因此，雷达也被称为“无线电定位”。
雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。
雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。
近年来更广义的Radar的定义为：利用电磁波对目标检测/定位/跟踪/成像/识别。
雷达是战争中关键的侦察系统之一，它提供的信息是决策的主要基础。
雷达可用于战区侦察，也可用于战场侦察。
装有雷达导引头的导弹、灵巧炸弹能精确地、有效地杀伤目标。
在反洲际弹道导弹系统，反战术弹道导弹系统中，雷达是主要的探测器。
雷达技术在导航、海洋、气象、环境、农业、森林、资源勘测、走私检查等方面都起到了重要作用。
二、起源
雷达的出现，是由于一战期间当时英国和德国交战时，英国急雷达显示器屏幕需一种能探测空中金属物体的雷达(技术)能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。
二战期间，雷达就已经出现了地对空、空对地(搜索)轰炸、空对空(截击)火控、敌我识别功能的雷达技术。
二战以后，雷达发展了单脉冲角度跟踪、脉冲多普勒信号处理、合成孔径和脉冲压缩的高分辨率、结合敌我识别的组合系统、结合计算机的自动火控系统、地形回避和地形跟随、无源或有源的相位阵列、频率捷变、多目标探测与跟踪等新的雷达体制。
后来随着微电子等各个领域科学进步，雷达技术的不断发展，其内涵和研究内容都在不断地拓展。
雷达的探测手段已经由从前的只有雷达一种探测器发展到了红外光、紫外光、激光以及其他光学探测手段融合协作。
当代雷达的同时多功能的能力使得战场指挥员在各种不同的搜索/跟踪模式下对目标进行扫描，并对干扰误差进行自动修正，而且大多数的控制功能是在系统内部完成的。
自动目标识别则可使武器系统最大限度地发挥作用，空中预警机和JSTARS 这样的具有战场敌我识别能力的综合雷达系统实际上已经成为了未来战场上的信息指挥中心。
三、昨天
第二次世界大战前雷达用于军事目的。
当时云、雨等气象目标的回波被作为干扰看待。
1941年在英国最早使用雷达探测风暴。
1942～1943年，美国麻省理工学院专门设计了为气象目的使用的雷达。
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。
60年代采用了多普勒技术，气象多普勒雷达具有对大气流场结构的定量探测能力；常规雷达的数字显示和彩色显示也相继出现。
70年代，除联合使用多部多普勒雷达外，又相继发展了大功率高灵敏度的甚高频和超高频多普勒雷达和具有多普勒性能的高分辨率调频连续波雷达；在雷达结构上，广泛采用了集成电路，配备有小型或微型电子计算机，使气象雷达能对探测资料进行实时数字处理和数字化远距离传输；有的天气雷达已能按照预先编好的程序，由电子计算机操纵观测，并逐步向自动化观测网的方向发展。
四、今天
现有天气雷达网的一个不足是限制了天线低仰角扫描的覆盖区域，严重地影响了降水估算、强风暴识别、辐合线监测和边界层风场估算的有效距离,存在着近地的天气现象探测不到的问题。
虽然导致这一局限性的部分原因于雷达波束沿着水平面弯曲地球表面传播有关，但是雷达天线的扫描仰角不能低于0.5º的固定观测模式和缺乏RHI观测模式使得这个问题更加严重。
虽然在有些情况下，通过改变雷达的低仰角扫描模式也有助于这一问题的改善，但完全解决该问题的唯一方法是增加雷达的密度，以减小雷达间的距离。
当通过同化其它雷达数据时，可以适当地降低总体造价，尤其联邦航空管理局(FAA)的多普勒天气雷达终端(TDWR)和航空警戒服务雷达(ASR)，以及商用天气雷达和移动X-波段。
在美、加边界通过共享两国用于国家、区域和局部的雷达拼图。
在未来10年，预制员和其他用户将由使用单站雷达数据，向使用多种雷达数据流产生的数字拼图产品即国家级四维雷达数据库转变。
预期该数据拼图产品能够比单雷达图像产品提供更加可靠的、精细的、准确的大气中尺度信息。
探测气象要素和各种天气现象的雷达。
气象雷达可提供飞机前方气象情况的准确和连续的图像并以距离和方位的形式显示出来，为飞机改变航道、避开颠簸区域和飞行安全提供保障；为天气预报，火箭、导弹和航天器的发射与飞行提供必要的气象资料；为机场气象保障和气象研究提供资料。
气象雷达可分为测雨雷
达、测云雷达和测风雷达等。
五、明天
现代战争是陆、海、空、天的多维战场，信息战成为一种关键的作战样式。
信息能力是衡量作战能力的关键因素，信息能力是被摧毁的首要目标。
雷达是一种获取信息的重要装备。
它面临电子侦察、电子干扰、隐身、反辐射导弹四大威胁。
所以增进强雷达抗侦察、抗干扰、抗隐身（包括抗低空突防）、搞反辐射导弹的能力，是现代战争下雷达技术发展的主要方向。
雷达在现代战争下担负：目标的精确、实时、全天候侦察监视；对弹道导弹、巡航导弹等大规模破坏性武器的探测与跟踪；各种隐身目标的探测与识别；战斗杀伤效果判别和目标识别等任务。
雷达还担任导弹制导和武器火控等任务。
雷达为实现上述任务的关键技术是：相控阵雷达（PAR），超视距雷达（OHTR）、合成孔径雷达（SAR）和干涉仪合成孔径雷达（InSAR）、毫米波雷达（MMW），双/多基地雷达；高速、实时信号/数据处理技术；雷达组网技术等。
本科已做过实验。
