毫米波雷达探测性能受降雨后向散射增强影响分析

毫米波雷达与雨滴谱仪观测弱降水的对比分析谢蕾;刘黎平;姚雯【摘要】针对毫米波雷达测量的数据需要进行验证,提出利用雨滴谱反演雷达观测量:回波强度、径向速度、速度谱宽和归一化的功率谱密度数据对比毫米波雷达在最低有效观测高度处探测弱降水数据的方法及分析毫米波雷达观测量误差来源.结果表明:2种观测仪器得到的回波强度随时间变化趋势大致相同但变化幅度差异较大,误差主要源于雷达天线的积水;径向速度由于空气的上升速度、湍流等影响使两者数值有一定差异,但是变化趋势却十分接近.速度谱宽两者结果是演变趋势和变化范围都非常接近;两者归一化功率谱值曲线随速度变化趋势相似,然而由于空气的上升速度、湍流等影响导致两者曲线出现整体平移.【期刊名称】《成都信息工程学院学报》【年(卷),期】2014(029)001【总页数】8页(P39-46)【关键词】信息与通信工程;气象雷达;雨滴谱;回波强度;径向速度;速度谱宽;归一化的功率谱【作者】谢蕾;刘黎平;姚雯【作者单位】成都信息工程学院电子工程学院,四川成都610225;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京100081;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京100081;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TN9530 引言近年,中国发展和引进了很多新的云降水探测设备,如Ka波段的毫米波雷达、微降水雷达、雨滴谱仪、自动气象站等,促进了关于这些探测设备的研究,如刘黎平等[1]利用毫米波测云雷达连续观测大气中的云,得出毫米波雷达能够清楚地反映云的内部结构。

仲凌志等[2]概括了毫米波测云雷达在国内外的发展状况,介绍毫米波雷达的特点,并展望国内毫米波雷达未来研究的方向,表明毫米波雷达的巨大作用和重要性。

余东升等[3]提出激光雨滴谱仪在雨滴谱测量方面具备优势。

陶汝颂等[4]分析测雨雷达工作原理,展望雨雷达在水文发展中更广泛的应用。

云雨杂波环境下对空雷达目标检测能力分析230088孔径阵列与空间探测安徽省重点实验室安徽合肥 230088摘要：杂波会对雷达正常工作造成严重影响，从而导致雷达检测性能的不稳定。

因此，探讨不同体制雷达在杂波影响下检测目标的性能如何变化具有重要意义，本文分析了云雨杂波环境下对空雷达目标检测能力。

关键词：杂波环境；对空雷达；目标检测能力雷达工作时所遇到的干扰通常可分为有源干扰和无源干扰两大类。

对于压制式干扰来说，有源干扰一般是指人为施放的各种噪声干扰。

现代噪声产生技术已非常成熟，所产生的噪声已十分接近于白噪声，因此，在分析噪声干扰对雷达目标检测性能的影响时，一般都将其当作白噪声看待。

一、地杂波对雷达目标检测性能的影响分析1.雷达杂波模型。

雷达接收到的杂波非常复杂。

研究发现杂波服从一定的分布规律，最常见的有以下几种杂波分布模型：(1)指数(Index)分布。

设x表示杂波回波的包络振幅，则x的指数分布为(1)1.瑞利(Rayleigh)分布。

在雷达可分辨范围内，当散射体的数目很多时，根据散射体反射信号振幅和相位的随机特性，一般可认为它们合成的回波包络振幅服从瑞利分布。

若以x表示瑞利杂波回波的包络振幅，则x的概率密度函数为(2)1.对数-正态(Log-Normal)分布。

设x表示杂波回波的包络振幅，则x的对数-正态分布为(3)其中σ是lnx的标准差，xm是x的中值。

（4）韦布尔(Weibull)分布。

设x表示杂波回波的包络振幅，则x的韦布尔分布为(4)其中xm是分布的中值，它是分布的尺度(比例)参数；n是分布的形状(斜度)参数，n的取值范围一般为02.杂波对雷达目标检测的影响。

地杂波(海杂波)的分布不是正态分布，因此不是最佳干扰波形。

干扰(包括噪声)情况下求雷达的作用距离一般采用查莱斯(Rice)曲线的办法，该曲线应用的前提是干扰(或噪声)为正态分布。

当干扰不是正态分布时，在同样干扰功率下，其干扰效果必然不如正态噪声干扰。

火控雷达技术Fire Control Radae Technology第49卷第4期（总第194期）2020年12月Vvg 49 No 4( Series 194)Dee. 2020直升机载火控雷达肓区及复杂战场环境影响分析周 俊#杨军2张大锋#陈志君#（1.陆军航空兵学院陆军航空兵研究所北京101121 ；2.中国人民解放军32145部队 河南新乡 453000）摘 要：直升机载火控雷达盲区及复杂战场环境是影响其作战效能发挥的重要因素％本文首先分 析了直升机载火控雷达的探测盲区类型，对各种盲区计算方法进行了详细分析；然后结合直升机面临的复杂战场环境和毫米波火控雷达的技术特［，分析了自然环境和人为干扰对雷达使用的影响，并提出了复杂战场环境下毫米波火控雷达的使用建议％关键词：火控雷达；盲区；战场环境中图分类号:TN95；TP391 文献标志码：A 文章编号#1008 -8652（2020）04 -010 -04引用格式:周俊，杨军，张大锋，陈志君.直升机载火控雷达盲区及复杂战场环境影响分析［J ］.火控雷达技术,2020,49（4） ：10-13.DOI ：10.19472/j. enki. 1008 -8652.2020.04.002Blind Area and Environmental Impact Analysit of Complex Battlefield of Helicopter Airborne Firr Control RadarZHOU Jun 1, YANG Jun 2, ZHANG Dafeng 1, CHEN Zhijun 1(1. Army Aviation Institute , Beijing 101121 ； 2. Unit 32145 of PLA , Xinxiang , Henan 453000)Abstract : Blind — of airborne fire controO radae on hSicopter and cemplee batlefield environment are important faeeoesehaemayompaeeeh)op)eaeoonalp)efoemane)ofeh)eadae.Foesely , ehospap)epeopos)d eh)eyp)sofblond aea of hSicopter airborne fire controO radae and colculation mettod for sch blind area were analyzed in detait. Then , according te the complee bgtC0md environment facing by helicoptee and technicol features of millimeter wave(MMW) fire conecO radae, influence of natural environment and human interference on tee radar were analyzed , and suggestions of using it in complee batlefieie environment are given enny.Keywords : fire controO radae ； blind ares ； battle environment0引言现代战争实践表明，武装直升机是夺取低空/超低空制空权最有效的武器之一，而装备毫米波火控雷达的武装直升机的战场感知能力、火力打击能力和 作战效能都会大幅度提高。

ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｇ ｌ ｏ ｂ ａ ｌ ＮＲＣＳ ｉ ｎ ｌ ｏ ｎ ｇ ｔ ｉ ｍｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ａ ｂｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅ Ｋｕ ｂ ａ ｎ ｄ ｇ ｌ ｏ ｂ ａ ｌ ＮＲＣＳ ａ ｔ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｉ ｎ ｃ ｉ ｄ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｖ ｅ ｒ ｙ ｆ ｅ ｗ ｉ ｎ Ｃｈ ｉ ｎ ａ ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ＮＲＣＳ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ
大范围、长时间地 表 ＮＲ ＣＳ的测量难度大 、费用 高， 目前 ，我 国 Ｋｕ频段 小入射 角大范围地表 Ｎ ＲＣ Ｓ的测量、统
计特 性研究几乎还 处于空 ） ２ Ｐ ＿ 星 ２ ０ １ １年度观测数据对 全球 地表
ＮＲＣ Ｓ进行 了统计特性分析 ，得 到了 ＮＲＣ Ｓ的均值 、均方差等统计量与入射角 的关系 。在此基础上 ，分析了其对 星载降水测量雷达的系统动态范围、天线旁瓣、脉冲压缩旁瓣、雷达定标等 方面 系统 设计 的影 响，为我 国星载 降水
测 量 雷 达 的 系 统 指 标 论 证 和 定 标 方 法 的 优 化 选 择 提 供 了依 据 。
关键词：星载降水测量雷达；热带降水测量计划（ Ｔ Ｒ ＭＭ） ；雷达后向散射系数（ Ｎ Ｒ Ｃ Ｓ ）
中图分类号：Ｔ Ｎ ９ ５ ９ ． ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ９ — ５ ８ ９ ６ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ — ２ ７ ２ １ — ０ ７

毫米波雷达实验测试报告实验目的：1.评估毫米波雷达系统的探测性能和测量精度。

2.比较不同目标的回波信号特征，分析其对雷达系统的影响。

3.研究毫米波雷达在不同环境条件下的工作效果。

实验设备：1.毫米波雷达系统：包括发射器、接收器、信号处理单元等。

2.目标模型：金属板、人体模型等多种不同目标。

实验步骤：1.设置实验环境：在无遮挡的室外场地进行实验，确保测试区域内没有干扰物。

2.安装目标模型：按照实验要求，安装金属板和人体模型等目标模型。

3.启动雷达系统：将发射器和接收器连接，并启动雷达系统。

4.发射信号：通过发射器发射毫米波信号，连续扫描测试区域内的目标。

5.接收回波信号：接收器接收目标模型反射回波信号，并将信号传输给信号处理单元。

6.信号处理：对接收到的回波信号进行处理和分析，提取目标的特征信息。

7.数据记录和分析：记录实验数据，比较不同目标的回波信号特征，并进行数据分析。

实验结果及讨论：1.不同目标的回波信号特征分析：经对比分析，金属板的回波信号强度较高且稳定，可以较容易地进行探测和测量；而人体模型的回波信号强度相对较低，容易受到表面特征的影响。

2.毫米波雷达的探测精度：通过实验测试，毫米波雷达系统具有较高的探测精度，能够准确地识别目标的位置和形状。

3.环境条件对毫米波雷达的影响：在实验过程中，发现毫米波雷达对于空气湿度和温度的变化较为敏感，高湿度和低温会导致信号衰减和串扰。

实验结论：毫米波雷达通过利用毫米波频段的高频率和短波长，实现了高分辨率和高精度的目标探测和测量。

它在金属板等目标上表现出较高的探测性能和测量精度，对人体模型等目标的探测也具有一定的应用潜力。

然而，其在湿度和温度变化较大的环境下的工作效果需要进一步研究和优化。

实验反思：1.实验过程中需注意环境条件的控制，避免干扰物对实验结果的影响。

2.需进一步研究毫米波雷达在复杂环境中的工作效果，以提高其应用范围和适应性。

3.实验结果的分析需结合理论知识进行比较和解释，以充分发挥实验的价值。

ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ Ｗ ＯＲＬＤ·探索与观 察
强降水对Ｘ波段天气雷达探测 能力影响分析
安徽 四创 电子股份有 限公 司 王 军 吴 雷
【摘要 】雨衰对各种波段雷达的影响在理论上 已经探讨很 多年，但 由于其特殊性和复杂性 ，目前仍无全面有效的抗衰减策略。在天气雷达实 际使 用 中，波 长越 短 的雷达 受 雨衰 影响 越 大。本 文将 通过 两个 实例 对 比 图 ，从 中看 出强降 水对ｘ波段 天 气雷达探 测能 力带 来的影 响 ，供使 用 该 类型 天 气雷达 的 用户参 考 。 【关键词 】雨衰；天气雷达；探测能力
ｐｌｅｘｉｔｙ，ｗｅ ｓｔｉｌｌ ｈａｖｅ ｎｏ ａｌｌ－ｒｏｕｎ ｄ ａｎ ｄ ｅｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｎ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａ ｎ ｃｅ．Ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆｗｅａｔｈｅｒ ｒａｄａｒ，ｔ ｈｅ ｓｈｏｒｔｅｒ ｗａｖｅ ｌｅｎｇｔｈ ｒａｄａｒｓ ｔｅｎｄ ｔｏ ｂｅ ｍ ｏｒｅ ｅａｓｉｌｙ ａｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｒａｉｎ ａｔｅｎｕａｔｉｏｎ．Ｔ ｈ ｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ｆ ｉｎｄｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｉｎｆ ｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｘ ｂａ ｎ ｄ ｗ ｅａｔｈｅｒ ｒａｄａ ｒ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｂｒｏｕｇｈｔ ｂｙ ｈｅａｖｙ
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆｒａｉｎ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｏｎ ａＵ ｂａｎｄｓ ｏｆｒａｄａｒ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｉｓｃｕｓｓｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅｏｒｙ ｆｏｒ ｍａｎｙ ｙｅａ ｒｓ．ｈｏｗｅｖｅｒ，ｓｉｎｃｅ ｉｔｓ ｐｅｃｕｌｉａｒｉｔｙ ａ ｎ ｄ ｔｏｍ—
ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｔｗｏ ｃｏｍ ｐａｒｉｓｏｎ ｆ ｉｇｕｒｅｓ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｃａｓｅｓ，ｏｆｅｒｉｎｇ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆ ｏ ｒ ｗｅａｔｈｅｒ ｒａｄａ ｒ ｕｓｅｒｓ ｏｆｔｈｉｓ ｍ ｏｄｅ１．

指导意义 。
【 关键词 】 雨衰减率 ； 体反射率 ； 雷达方程 ； 大作 用距离 ； 比 最 信噪
中 图 分 类 号 ：Ｎ ５ Ｔ ９９ 文献 标 识 码 ： Ａ
Ｉ ｌ ｎｃ ｓｏ ｉ ｎ ｄａ ｔ ｃｉ ｎ ｒ ｏ ｍ ａ ｃ ｎｆｕｅ ｅ ｆＲａ ｎ ｏ Ｒａ ｒ ＳＤｅ ｅ ｔｏ Ｐｅ ｆ ｒ ｎ ｅ
Ｒ ｙｅ ｈ近 似计 算 。对 于 气 象 雷 达 来 说 ， 接 获 得 的 ａｌｉ ｇ 直
号。此外 ， 降雨还将增加接收天线 的噪声温度 ， 降低信
噪 比 ， 响信 号 的检测 。 影
目前气象雷达对降雨 的探测技术 已比较成熟 ， 其 结果可反过来应用于雷达在降雨时对 目 的探测。但 标 气象 雷 达 的工作频 段一 般 是 Ｓ波段 和 Ｃ波 段 ］在 这 ， 个频段内降雨 的散射特性满足 Ｒ ｙ ｉ ａｌｇ ｅ ｈ近似 ， 以由 可 雷 达反 射 因子 ｚ应 用 经 验公 式 获 得 雨 衰 减 Ａ３， 而 ＿ 从 ］
从以上分析可以看 出 ， 准确预报 降雨衰减对评估
雷达 性 能非 常重要 ， 在实 际雷 达测 量 中 ， 获得 的基 但 所
础信息一般是降雨 的雷达散射截面， 因此需要研究从 降雨 的散 射截 面获得传 播路 径上雨 衰减 Ａ的方 法。 对气象雷达来说 ， 它一般工作 在 ｓ波段 和 ｃ波段 ， 其 工作波长比雨滴直径大得多 ， 时雨滴散射截面可用 此
用该公式 可以从降雨 的体反射率推演出雨衰减 ， 而 从
０ 引 言
微波 毫米 波 雷 达 在 军 事 方 面 具 有 广 阔 的应 用 前
可以进 行雷 达探 测性 能 的评估 。
１ 雨衰减 率 与降雨 的雷达 体反 射 率 的转换 关

暴雨是否会干扰雷达和卫星通信？一、暴雨对雷达的干扰暴雨对雷达的影响主要表现在信号的衰减和多径效应上。

1. 信号衰减暴雨中的水滴会对雷达发射的电磁波进行吸收和散射，导致信号强度的衰减。

随着雨滴的增多和大小的增加，信号衰减的程度也会增加。

这使得雷达接收到的反射信号减弱，降低了雷达的探测能力。

2. 多径效应多径效应是指雷达信号在传播过程中经过多个不同路径的反射，导致接收到的信号存在时延和相位差，使雷达无法准确测量目标的位置和速度。

暴雨中，水滴的反射会增加多径效应的强度，进一步干扰雷达的正常工作。

二、暴雨对卫星通信的干扰暴雨对卫星通信的影响主要体现在信号衰减和信号的散射中。

1. 信号衰减暴雨中的水滴会对卫星通信信号进行吸收和散射，使信号衰减。

当雨滴数量增多和雨滴大小增加时，信号衰减的程度也会增加。

这会导致卫星通信信号的质量下降，降低了传输速率和通信质量。

2. 信号散射暴雨中的水滴会散射卫星通信信号，使信号在传播过程中发生方向的改变。

这会导致信号的散射损耗增加，进一步降低通信质量。

尤其是在强降雨和雷暴天气中，大量的雨滴对信号的散射会造成严重的通信干扰。

三、应对策略1. 雷达方面为了减轻暴雨对雷达的干扰，可以采取以下措施：- 优化雷达天线的设计，提高信号的接收灵敏度；- 利用信号处理技术，对接收到的信号进行去噪处理，提高信号的可靠性；- 加强对暴雨条件下雷达的定标和校正，确保测量结果的准确性。

2. 卫星通信方面为了克服暴雨对卫星通信的影响，可以采取以下对策：- 研发并安装高效的天线，提高卫星通信信号的接收能力；- 利用信号编码和纠错技术，提高信号的可靠性和传输速率；- 选择适当的频段和传输协议，减少暴雨对信号的衰减和散射。

结语暴雨对雷达和卫星通信都会产生一定的干扰，降低了雷达的探测能力和卫星通信的质量。

然而，通过优化设备设计、加强信号处理和采用适当的策略，我们可以最大限度地减少这种干扰，提高雷达的准确性和卫星通信的可靠性。

毫米波测云雷达的特点及其研究现状与展望毫米波测云雷达的特点及其研究现状与展望引言：随着气候变化和全球环境问题的日益严峻，对天气预报和气象观测精度的要求也越来越高。

毫米波测云雷达作为一种先进的大气观测工具，以其独特的特点在大气科学研究和天气预报中发挥了重要作用。

本文将详细介绍毫米波测云雷达的工作原理、特点以及目前的研究现状，并展望未来的发展趋势。

一、毫米波测云雷达的工作原理毫米波测云雷达是通过发射毫米波信号，利用回波信号来获取云层信息的一种雷达系统。

其工作原理主要包括发射、接收和信号处理三个过程。

在发射过程中，雷达发射出的毫米波信号穿过大气层，与云粒子相互作用后被散射。

散射回波信号中包含了云粒子的信息。

在接收过程中，雷达接收到回波信号后，通过探测器接收并转换成电信号。

在信号处理过程中，雷达对接收到的电信号进行放大、滤波和频谱分析等处理，得到反映云层特性的强度、速度和时延等参数。

二、毫米波测云雷达的特点1. 高分辨率：毫米波测云雷达工作在毫米波波段，波长相对较短，能够提供高分辩率的云层结构信息。

2. 多参数测量：毫米波测云雷达测量的是云层的散射回波信号，这些信号中包含了云粒子的多个参数，例如云滴和云颗粒的尺寸、分布、速度等。

3. 高时空分辨能力：毫米波测云雷达具有高时空分辨率的优势，能够提供准确的云层信息和动态变化。

4. 全天候工作能力：毫米波测云雷达利用的是电波信号，无论是白天还是夜晚，无论是晴天还是雨雪天气，都能进行观测。

5. 非侵入性观测：毫米波测云雷达可以通过远程探测的方式获取云层信息，无需飞机或气球等载具进入云层，具有较好的实用性和经济性。

三、毫米波测云雷达的研究现状目前，毫米波测云雷达的研究主要集中在以下几个方面：1. 技术改进：针对毫米波测云雷达在分辨率、探测能力和噪声等方面的局限，研究人员致力于改进雷达系统的硬件和软件，提高测量精度和可靠性。

2. 数据处理与算法：毫米波测云雷达所获得的回波信号需要经过复杂的信号处理和算法处理才能得到有效的云层信息。

雷达探测降水粒子散射特征研究3 民航吉林空管分局吉林省130000摘要：利用DDA算法，并通过Gamma分布模型拟合滴谱，模拟分析不同相态、大小、形状、雷达入射波长、发射仰角、温度等因素对雨滴群、雪粒子群的雷达反射率因子的影响，得到降水粒子的散射特性。

结果表明，雷达入射波长、粒子有效半径对粒子散射起主要影响作用，且降水粒子有效半径越大，雷达反射率因子越大。

粒子数浓度对粒子散射有重要作用。

温度对粒子散射影响很小，低仰角几乎不影响粒子散射。

关键词：降水粒子、雷达反射率因子、散射特性、散射截面1 引言降水在我们的生产生活中扮演着非常重要的角色。

而大气中的降水粒子存在的形式多种多样，如：雨滴、雪、冰粒、冰雹、霰等等。

我们可以通过卫星、雷达获取降水资料。

雷达主要通过粒子对雷达电磁波的散射来探测降水粒子，降水强度由雷达接收到的降水粒子群的能量大小作为判据，散射能量又由降水粒子的散射情况影响。

本文模拟各种形态粒子（形状、大小、相态）的散射情形，通过设置滴谱，研究粒子群的散射情况和雷达回波。

从而为提高双偏振多普勒雷达探测降水精度提供理论基础。

2.理论基础2.1 DDA算法介绍DDA算法[1]即离散偶极子近似，DDA算法实质是将若干个离散的等体积的小偶极子按实际粒子的形状排列成不同的阵列等效计算实际粒子的散射特性。

DDA可以用来模拟各种几何形状的粒子，如：椭球体、正四面体、矩形固体、有限柱体、六角形棱镜等等，靶材料可以是非均匀的，非均匀和各向异性的。

DDA使用范围广，虽然计算时间较长，但是之后Goodman、Collingel等人的不断完善计算程序，降低了计算时长。

假设体积为V的粒子离散成N个小偶极子，那么偶极子间距与粒子体积的关系是：偶极子的个数越多，计算所需要的时间越长，不过计算的结果更加精确。

计算过程中程序需要设定的参数有粒子的有效半径、粒子随波长变化的复介电常数及电磁波频率等。

2.2 Gamma分布介绍很早之前国内外许多研究学者针对于拟合实际雨滴谱[2]提出M-P分布、对数分布、Gamma分布等，其中M-P分布和Gamma分布最常用。

降雨条件对车载激光雷达性能影响的试验研究降雨条件对车载激光雷达性能影响的试验研究摘要：激光雷达在车辆自动驾驶系统中起到了关键作用。

然而，降雨条件对激光雷达性能的影响尚未得到充分研究。

本研究采用车载激光雷达系统，在不同降雨条件下进行了一系列试验，对其性能进行了全面评估。

通过收集、整理和分析试验数据，研究了降雨条件对激光雷达的感知能力和探测精度的影响，并提出了一些改进措施以提高激光雷达在降雨条件下的性能。

1.引言随着自动驾驶技术的快速发展，激光雷达作为核心感知设备在车辆自动驾驶系统中起到了关键作用。

激光雷达通过发射激光束并接收获得的反射波来获取目标物体的距离、速度和方位信息。

然而，在现实世界中，降雨是一种常见的自然现象，而激光雷达的性能在降雨条件下可能会受到一定的影响。

因此，了解降雨条件对激光雷达性能的影响对于确保车辆安全驾驶至关重要。

2.实验设计为了研究降雨条件对激光雷达性能的影响，我们建立了一个实验平台。

该平台是一个车载激光雷达系统，包括激光雷达传感器、数据采集设备和数据处理软件。

我们将试验设置在不同的降雨条件下，包括小雨、中雨和大雨。

通过测量不同降雨条件下激光雷达的感知能力和探测精度，我们可以评估降雨条件对激光雷达性能的影响。

3.试验结果与分析在实验过程中，我们通过收集大量的试验数据来评估不同降雨条件下激光雷达的性能指标。

我们观察到，在降雨条件下，激光雷达的探测距离减小、信噪比降低、精度下降。

特别是在大雨条件下，激光雷达的性能下降更为明显。

这是因为雨滴会散射激光束，使得反射波的能量分散，从而导致探测距离的减小。

此外，降雨还会导致雨滴在激光雷达传感器表面形成水膜，从而降低激光波的透射率，影响信噪比和精度。

4.性能改进措施为了改善激光雷达在降雨条件下的性能，我们提出了几个改进措施。

首先，可以通过增加激光雷达的功率来增强激光束的穿透能力，以提高探测距离和信噪比。

其次，应采用合适的光学设计减少雨滴散射所引起的能量损失。

(1)
式中，r 为雨滴粒子的半径直径( mm)，R 为降
雨率，单位 为 mm/h 。 n (r ) 为粒子尺度 谱分布, n (r ) dr 表示单位体积雨介质雨滴半径在 r～r+dr 之
间雨滴数目的多少。
2.3 频率合成器锁相源的设计
因为，在半径为 d 的球面上的功率密度为:：
P0 = Pt / 4π d 2
(雨量 100mm/ h) 情况下，虽然每公里的损耗较
大，但雨区高度一般小于 2km，这时对于 C 波段上
的上行线路，每公里的衰减强度为 0. 5dB，总的衰
减值约为 1dB 左右。
由降雨雨滴引起的每单位路径长度上的衰减
γ R (称为降雨衰减系数) 可表示为:
∫ γ R
= 4343×103
∞ 0
n
(
2.2 雨滴谱分布
负指数分布是一种广泛使用的雨滴尺寸分布模
式，Marshall 和 Palmer 在他们自己测量的数据及
Laws 和 Parsons 测量数据的基础上, 提出了一种负
指数分布模型, 这一模型被称为 Marshall-Palmer 分
布( M2P 分布):
( ) n r = 16000e−8.2R−0.21r
容量等特点，在军事方面具有广阔的应用前景。目 前，毫米波在雷达、制导、战术和战略通信、电子 对抗、遥感等方面得到了广泛应用，研究雨以及其 它水凝物对毫米波武器系统的影响显得至关重要。
2 微波传输损耗的计算
微波在雨中传播一方面会受雨的吸收和散射 影响，总能量有损耗；另一方面电波能量还会向
·1045·
周围空间扩散而损耗,到达接收端能量仅是总能量 的一小部分。本节是在没有考虑地面效应（假设 天线假设足够高度，保证一定的“余隙”）的情 况下来进行建模计算的。

探究雨滴对船用雷达电波的作用作者：戴有才来源：《中国科技博览》2016年第06期[摘要]船用雷达在工作过程中通常会受到很多外界环境因素的影响，这些影响因素决定了船用雷达工作时的准确程度。

其中，雨滴对船用雷达的影响已经成为雷达操纵者关注的焦点。

船用雷达主要由S波段和X波段两部分组成，本文从雨滴对这两个波段的吸收作用和散射作用出发探究雨滴对船用雷达的作用。

研究结果显示，雨滴在两个不同波段的吸收和散射作用均是不同的。

具体表现为：雨滴对X波段电波的散射作用比吸收作用要大；而雨滴对X波段电波的吸收作用则大于其对S波段电波的吸收作用。

因此，下雨时人们为了减小雨滴对雷达工作效率的影响常常会选用S波段的雷达来进行工作。

[关键词]船用雷达；X波段；S波段；散射；吸收中图分类号：TN011 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0161-01船用雷达发射出的一部分电波在传播过程中会被目标吸收，被吸收的部分在一定条件下转化成热能[1]。

另外一部分被目标散射后被雷达再次接收。

笔者在实地调查的基础上探究雨滴对雷达两个波段的影响，从而分析雨滴对船用雷达的整体作用。

有时船用雷达发出的电波传播时的波长要比雨滴的直径大很多，这种情况下电波的减弱基本上是由雨滴对电波的吸收而造成的。

另一种情况，如果电波波长小于雨滴的直径，那么电波的减弱在大多数情况下和雨滴的散射有关。

由此看来，雨滴对军用雷达电波的影响主要表现在两个方面，那就是雨滴对电波的吸收作用和散射作用。

这两方面的作用都会在一定程度上减弱船用雷达发出的电波，雨点越大影响就会越大。

当考虑到船用雷达在电波传输过程中有可能遇到雨滴时，雷达电波的传输路径最好进行修正，如果我们无法改变其传输路线时我们就应该对雨滴影响雷达电波的方面做到充分的认识和了解。

只有对雨滴在船用雷达电波方面的影响进行深入了解后，我们才能正确的利用这一规律。

一、雨滴对船用雷达电波散射作用的表现散射是雨滴对于船用雷达产生的一个主要作用，它在整个作用过程中具有举足轻重的地位。

毫米波测云雷达的特点及其研究现状与展望毫米波测云雷达的特点及其研究现状与展望近年来，随着科技的不断发展，云雷达成为了大气科学研究的重要工具之一。

毫米波测云雷达作为一种高精度的云团观测设备，具有较高的分辨率和灵敏度，被广泛应用于云物理学、气象学以及天气预测等领域。

本文将探讨毫米波测云雷达的特点、研究现状以及展望。

毫米波测云雷达的特点之一是其较高的分辨率。

毫米波波长较短，可实现较高的空间分辨率，能够对云团的细节进行观测和分析，从而得到更精确的云物理参数。

这种高分辨率的优势使得毫米波测云雷达在研究云微物理和云的辐射传输过程中能够提供更准确的数据。

除了高分辨率之外，毫米波测云雷达还具有较高的灵敏度。

毫米波较短的波长使其对云滴、冰晶等微小颗粒具有较高的散射能力，能够从微小的颗粒中收集到较多的散射信号，并转化为可观测的数据。

这种高灵敏度有助于研究者更好地了解云粒子的特性，探究云与气候变化之间的关系。

近年来，毫米波测云雷达在云物理学研究中的应用逐渐扩大。

通过对云团的垂直廓线的探测，研究者可以获得云团的几何形态、云底高度、云顶高度等参数，有助于对云垂直结构的理解。

同时，毫米波测云雷达可以获取云滴和冰晶的粒子数浓度、粒子尺寸分布、液态含水量和冷态含水量等信息，有助于研究云微物理特性。

此外，毫米波测云雷达还能够获取云团的云顶温度、云顶径向速度等参数，对于研究云的动力学过程和辐射传输过程具有重要意义。

然而，目前毫米波测云雷达在某些方面仍存在一些挑战。

首先，由于大气中存在湿气等干扰因素，毫米波波段的信号受到一定程度的衰减，影响了雷达的观测能力。

其次，毫米波测云雷达的观测能力较强，但由于设备成本高昂，限制了其在一些地区的普及应用。

此外，针对复杂云体的观测和数据处理技术仍待进一步改进。

展望未来，随着科技的不断进步，毫米波测云雷达的性能和应用前景将不断提高。

一方面，随着雷达技术和信号处理算法的发展，将进一步提高毫米波测云雷达的观测能力和精度，增强其对复杂云体的探测能力。

不同类型降水对毫米波传播特性的影响研究刘西川;刘磊;高太长;任景鹏【期刊名称】《红外与毫米波学报》【年(卷),期】2013(032)004【摘要】为了提高复杂降水条件下毫米波传播衰减的评估精度,通过分析多个地区的降水谱特征,得出具有代表性的层状云降雨、积层混合云降雨、积雨云降雨以及干雪、湿雪的谱分布参数,然后结合降水粒子的形状、相态、介电模型,计算降水体目标在毫米波波段的散射特性.结果表明,降水强度不是唯一影响毫米波传播衰减的因素；降水粒子相态、谱分布、入射波频率和温度等对毫米波传播特性均有不同程度的影响,其中谱分布和数密度是影响降雨对毫米波衰减的主要因素；冰水构成比例是影响降雪对毫米波衰减的主要因素；不同相态的降水,尤其是干雪、湿雪和雨对毫米波传播影响的差异较大；而温度的影响较小.并建立了考虑谱分布和温度的降水衰减模型.【总页数】6页(P379-384)【作者】刘西川;刘磊;高太长;任景鹏【作者单位】解放军理工大学气象海洋学院,江苏南京211101;解放军理工大学气象海洋学院,江苏南京211101;解放军理工大学气象海洋学院,江苏南京211101;解放军93811部队气象中心,甘肃兰州730020【正文语种】中文【中图分类】P407.7【相关文献】1.粗糙表面毫米波传播信道特性研究及图论建模 [J], 张超;尹学锋;余子明2.海雾对3毫米波传播特性的影响研究 [J], 沈广德;赵振维;林乐科;金燕波3.5G毫米波传播特性分析 [J], 高帅;张忠皓;李福昌;延凯悦4.黄土高原不同植被类型与降水因子对土壤侵蚀的影响研究 [J], 沈玉芳;高明霞;吴永红5.不同刚度植物杆群对规则波传播及紊动特性影响研究 [J], 谭超;黄本胜;刘达;邱静;王珍;吉红香因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

收稿日期： 2011－06－14 ； 修回日期： 2012－01－08
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仿真计算模型
现有的杂波后向散射系数模型包括两大类： 一类 是基 于 试 验 数 据 分 析 拟 合 建 立 的 模 型， 如 HYB （ Hybrid ） 、 GIT （ Georgia Institute of Technology ） 、 TSC （ Technology Service Corporation ） 、 Morchin 模型等［ 1］ ； 另一类是基于粗糙面散射理论建立的模型（ 以下简称
0 0 0 0 σ = σS + σB ， 其中 σS 为大尺度粗糙面的贡献， σB 为应 0
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仿真计算结论及分析
利用上节所述雷达海杂波后向散射关系模型， 对 风速、 风向 、 有效波高 、 降水以及油污情况对 K 波段雷 达后向散射系数影响情况进行了仿真计算和分析 。 3． 1 风速对海杂波后向散射特性影响 5°、 10 ° 、 在使 用 环 境 为 逆 风， 入 射 角 分 别 为 1°、
2 2
此外， 可以看出， 入射角对风速与后向散射系数关 而在风速大时则相 系的影响在风速较小时更为突出， 对较小 。 海 面 风 速 在 20m / s 条 件 下， 入 射 角 为 1° 和 60 ° 时的后向散射系数之差仅是风速为 1m / s 时的三分 之一 。也就是说， 随着风速的增加， 海表面的反射性趋 7］ ， 向于遵循兰伯特定律［ 即海杂波仅由海表面的漫 反射系统决定， 而与入射角等参数的相关性大大降低 。 3． 2 风向对海杂波后向散射特性影响 风向对雷达后向散射系数的影响， 不但取决于风向 本身， 还与雷达波照射方位角有关。因此， 使用入射雷达 波在水平面上的投影与风向的夹角（ 即相对方位角） 来代 替风向， 以量化风的方向性对雷达后向散射系数的影响。

气象雷达毫米波探测技术研究第一章：绪论气象雷达是一种利用无线电波对大气中各种天气现象进行探测的仪器，它可以以无人机一样的高度（甚至更高）对气象情况进行实时预警和监测。

在气象领域中，气象雷达被广泛应用于预测和监测各类气象灾害，如降雨、冰雹、雷电、龙卷风等。

而以毫米波为中心的探测技术已然成为了当前气象雷达领域内的热门研究方向之一。

本文通过对气象雷达毫米波探测技术的相关研究进行介绍，旨在深入探究气象雷达毫米波探测技术的原理、发展历程以及未来展望。

第二章：气象雷达毫米波探测技术原理气象雷达通过向大气发射高频电磁波，并通过接收器接收其反射回来的信号，通过回波信号的强度、时间和相位来获得天气现象的相关信息，从而实现天气监测和预警的目的。

而毫米波探测技术则是利用毫米波在大气中表现出的独特传输特性，实现对高分辨率天气信息的探测。

毫米波探测技术主要利用大气中的水、氧气和二氧化碳等分子，对毫米波的传输和反射产生了明显影响，这种影响也被称为“气溶胶散射”。

利用毫米波的气溶胶散射现象，可以对大气中的气象信息进行探测，如降雨、冰雹、雾、云、及其强度等。

毫米波探测技术的核心内容主要包括：毫米波辐射源、接收器、信号处理器和毫米波探测系统等。

其中，毫米波辐射源是指产生毫米波信号的发射器，接收器是指接收返回信号的天线和功率放大器，信号处理器则是对接收的信号进行处理和分析的核心设备。

而毫米波探测系统则是通过这些设备实现对天气信息的探测并输出相应的结果。

第三章：气象雷达毫米波探测技术发展历程气象雷达毫米波探测技术最早可以追溯到上世纪 60 年代，在当时，人们开始意识到选用 35 GHz 及更高频率的微波辐射可能更适合探测降水等气象信息。

随着微电子技术和通信技术的快速发展，在 70 年代，气象雷达毫米波探测技术得以进一步发展。

当时，一些国家和地区开始开展了一系列与毫米波雷达探测降水、云及其它气象信息相关的实验研究和应用验证工作。

到了 80 年代，气象雷达毫米波探测技术已然引起了国际气象界的广泛关注。