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机载气象雷达探测系统总体关键技术研究

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第一章绪论

1.1研究背景及意义

1.2研究现状

1.2.1国内研究现状

1.2.2国际研究现状

1.2.3飞机平台

1.2.4机载探测设备

1.2.5机载测雨雷达

1.2.6机载测云雷达

1.2.7探测中应解决的问题

1.2.8机载探测的前景

1.3本文研究内容

1.3.1机载测雨雷达

1.3.2机载测云雷达

1.3.3探测模式

1.3.4数据处理系统

1.3.5地面应用系统

1.3.6输出产品

1.3.7外场试验

第二章总体技术要点

2.1飞机平台改装设计

2.2机载雷达气象目标的处理策略

2.3机载X波段测雨雷达系统

2.4机载W波段测云雷达系统

2.5方法、资料处理和气象产品软件

2.5.1探测方法

2.5.2数据质量控制

2.6系统验证

2.6.1地面验证

2.6.2飞行验证

第三章总体关键技术研究

3.1机载测雨雷达系统

3.2机载测云雷达系统

3.3系统的扫描模式确定

3.3.1相控阵体制雷达扫描策略

3.3.2测雨模式

3.3.3测云模式

3.4系统的标定

3.4.1标定的重要性

3.4.2机内定标

3.4.3机外定标

3.4.4机载气象雷达机外定标

3.4.5机载气象雷达在线定标系统

3.5反射率的计算

3.6地杂波抑制分析

3.7惯导系统

3.7.1捷联惯导的概念

3.7.2捷联惯导的原理

3.7.3捷联惯导的特点

3.7.4捷联惯导装置的选择

3.8脉冲压缩

3.9机载雷达控制系统

3.10机载雷达数据系统

3.11机载雷达回波显示

3.12地杂波测试

第四章地面应用系统

4.1主要研究内容

4.2地面应用系统的组成

4.2.1总体目标

4.2.2开发的基本要求

4.2.3体系结构设计

4.2.4总体架构

4.2.5系统层次划分

4.2.6系统功能设计

4.3数据处理流程

4.3.1数据流

4.3.2气象算法

4.4 I/Q数据分析和仿真子系统的设计

4.4.1设计原则

4.4.2功能设计

4.4.3仿真实例

4.5产品生成子系统设计

4.5.1设计原则

4,5.2系统结构

4.5.3功能设计

4.6产品显示子系统设计

4.6.1设计原则

4.6.2系统结构

4.6.3功能描述

4.6.4数据结构

第五章验证测试的要点

5.1国内某雷达采样不准的分析

5.2国外相控阵雷达天线的数据

5.3某地面相控阵天气雷达探测结果分析

5.4毫米波雷达资料分析

5.5相控阵阵面特性测试

5.6发射功率的测试

5.7接收机噪声系数测定

5.8多路接收系统信号同步特性测试

5.9多路接收系统信号瞬时动态范围测定

5.10机载雷达的部分试验结果

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2本文创新点

6.3展望

参考文献

致谢

攻读博士学位期间发表的论文

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摘要

机载气象雷达探测系统主要关注在空基平台上对气象目标的探测,这是气象探测发展的地基一空基一天基三个层次进行探测的中间层次。气象雷达在地面的应用最早也最广泛,目前新一代天气雷达建设中包括了全国范围内216部S波段和C波段的建设任务。此外地面上还在局地天气监测中大量使用X波段测雨雷达,测云雷达是最近几年刚刚发展起来的雷达系统,目前正在地面的科学试验中进行验证。天基气象雷达一即星载雷达,只有国外的卫星上有主动遥感的雷达系统。我国缺乏空基天基的气象雷达系统。 本文探讨空基气象雷达探测系统,或称机载气象雷达探测系统,主要研究气象雷达探测系统的总体关键技术:机载气象雷达系统和地面气象雷达系统的差别;相控阵体制的雷达天线的特点;毫米波的透镜天线和反射板的关系;w波段速调管具有的脉冲压缩能力;雷达探测模式;信号处理和数据处理系统的关系;惯导系统;地物杂波对气象目标的干扰。 通过以上研究,获得如下成果:I/Q信号的实时记录是分析机载气象雷达功能、地物杂波消除能力的重要手段;推导出用于相控阵气象雷达的反射率计算公式;得出了非等角度显示回波解决相控阵波束分辨率不一致的结论;给出了机载雷达的特定扫描方式;给出了机载雷达接收系统的瞬态响应测试方法;提高w波段雷达性能的手段;初步建立地面应用系统和验证测试方法等。 根据本文的研究表明:机载气象雷达探测系统是一个复杂的系统,必须注意关键技术的研究,包括考虑雷达系统组成、标定、动平台工作方式、数据的采集、地面应用、验证等各个方面,方可确保该系统的性能指标达到要求。

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