南京大学C波段双偏振雷达_DPRF模式下的问题_以前写过的各种文档的汇总及下一步工作_2014年9月12日.doc

南京大学C波段双偏振雷达DPRF模式下的问题以前写过的各种文档的汇总及下一步工作南京大学2014年9月12日目 录1 概述12 在该雷达出厂测试时，对DPRF的测试结果13 在各个文档中，对DPRF问题的描述13.1 敏视达雷达_9月13日观测IQ数据_分析小结_CJJ_2013年9月23日.doc23.1.1 在DPRF模式下，IQ采集记录有严重的数据丢失问题！23.2 敏视达雷达_10月22日_DPRF_观测IQ数据_分析_CJJ_2013年12月3日.doc33.2.1 概述33.2.2 DPRF下发现的问题43.2.3 原因分析43.2.4 临时的处理方式53.2.5 最终的处理方式53.3 敏视达雷达_2014年2月18日观测数据_分析_2014年2月20日_2月23日补充.doc53.3.1 不同仰角层面双偏振IQ数据的分析结果53.3.2 双发双收模式54 对敏视达公司别的雷达在DPRF下的分析64.1 敏视达多普勒雷达_8月14日观测IQ数据_初步分析_CJJ_2013年9月28日.doc64.1.1 DPRF模式下的二次回波，造成辐条状64.2 关于台风观测中发现的DPRF模式下回波不正常的原因初步分析_2014年8月27日.doc84.2.1 问题分析84.2.2 一种是速度图出现辐条状的现象84.2.3 另一种是在台风眼附近，速度解模糊的效果不好，杂点多95 下一步工作115.1 下一步工作125.1.1 当时台风观测的其它数据，如谱宽、强度的图片和基数据文件，以便进行深入分析125.1.2 利用南大的双偏振雷达，也进行DPRF模式下的观测，录取基数据和IQ数据进行研究125.1.3 第1种现象的原因，和厂家的数字中频接收机和信号处理开发人员再进行讨论125.1.4 第2种现象，问问张贵付老师，国外如何解决这个问题的125.1.5 珠海雷达能否具备IQ数据的记录功能，或者增加一个IQ数据的采集记录设备121 概述敏视达的雷达在进行DPRF速度解模糊观测的时候，经常发生解模糊效果不好的问题。本文将最近一年多来，我们写的、关于该雷达在DPRF方面的一些文档进行汇总。2 在该雷达出厂测试时，对DPRF的测试结果可见，当时用微波信号源，注入仿真的多普勒速度信号，其解模糊功能是完成正常的。3 在各个文档中，对DPRF问题的描述3.1 敏视达雷达_9月13日观测IQ数据_分析小结_CJJ_2013年9月23日.doc该文档中谈到：3.1.1 在DPRF模式下，IQ采集记录有严重的数据丢失问题！将每个触发下的方位绘制如下：（在DPRF模式下）上图中，横轴是触发次数，竖轴是方位。放大：可见，方位的变化极不连续！相关脉冲数、重复频率的变化如下：可见，并没有符合脉组参差（即分组参差）的方式。将IQ数据绘制成横轴是方位、竖轴是距离的B显方式：上图中，横轴是触发次数（也就相当于方位），竖轴是距离，颜色表示强度。可以看出，在DPRF模式下，相邻方位上的回波强度不连续，这也表明有严重的数据丢失。3.2 敏视达雷达_10月22日_DPRF_观测IQ数据_分析_CJJ_2013年12月3日.doc该文档中谈到：3.2.1 概述我们对敏视达公司提供的10月22日观测的IQ结果进行了分析。工作在DRPF模式下。脉冲数竟然会不断的变！将前面放大显示如下：脉冲数竟然会不断的变！3.2.2 DPRF下发现的问题从上图可以发现：相关脉冲数并不是理论计算的36和24，而是会不断的变!3.2.3 原因分析由于伺服传来的方位数据每45ms发送一次（不知道他们为何如此之慢），造成RVP9得到的方位码字不能及时反映天线当前的位置。而RVP9有个功能：能根据天线的位置，自动重新核算应该发送多少个相关脉冲。但是，45ms的延迟，也会造成天线的位置的滞后。这在进行扇扫的时候将会特别明显。另外，对于天线不同的转速下，方位也会有偏差。也就是说，好不容易用太阳法将天线的方位标定的很准了，但由于这个问题，误差就会很大了。3.2.4 临时的处理方式重新分析数据，得到该相关脉冲组下实际的相关脉冲数，然后用这些实际的相关脉冲数进行信号处理。但是，由于相关脉冲数会不断的变，可能就会造成速度的估计造成问题。但具体会造成多大的影响，需要通过仿真分析来研究。3.2.5 最终的处理方式将45ms发送一次改为至少1ms发送一次。3.3 敏视达雷达_2014年2月18日观测数据_分析_2014年2月20日_2月23日补充.doc该文档中谈到：3.3.1 不同仰角层面双偏振IQ数据的分析结果我们利用采集记录的IQ文件，重新编写基于Matlab的信号处理程序，对IQ数据进行了分析。3.3.2 双发双收模式各个文件对应的参数依次为：文件名仰角(度)重复频率(Hz)相关脉冲数最大不模糊速度NJU_20140218_123204_01_CDX.IQ312006415.99NJU_20140218_123225_02_CDX.IQ512006415.99NJU_20140218_123247_03_DPRF.IQ71200/80064/5931.99NJU_20140218_123312_04_DPRF.IQ91200/80064/5931.99NJU_20140218_123333_05_DPRF.IQ111200/80064/5931.99NJU_20140218_123357_06_CDX.IQ1412006415.99NJU_20140218_123419_07_CDX.IQ1912006415.99NJU_20140218_123445_08_CDX.IQ9012006415.99注意：上表中，双重频下的相关脉冲数为64/59（这是扫描表配置界面上设定的值），但根据IQ数据分析，发现实际上的相关脉冲数为：90/64，而且相关脉冲数会不断的变化。（这部雷达一直就有这个问题。根据我们的分析，并和敏视达公司沟通过了，这可能涉及到RVP9自身的特性）。如下图：图 31 DPRF模式下，每个脉冲组的相关脉冲数注意：双重频下的相关脉冲数的不固定，可能会对信号处理软件造成影响（也就是说，软件中如果是按照固定的相关脉冲数来进行计算的，则计算结果显然就不对了）。这可能也是为何在双重频模式下，感觉回波效果不好的原因所在。另外，也担心偶然的数据传送出错，会造成恢复不过来。这也是在台风观测中发生的一个问题（见5.2.2章）。4 在芜湖观测时，DPRF方式下的图像在8月27日，该雷达在芜湖进行观测时，进行了DPRF模式下的观测。图像如下：DPRF解模糊仍然有问题！5 对敏视达公司别的雷达在DPRF下的分析5.1 敏视达多普勒雷达_8月14日观测IQ数据_初步分析_CJJ_2013年9月28日.doc该文档中谈到：我们对敏视达的一部单极化多普勒雷达于8月14日观测的台风的结果进行了分析。5.1.1 DPRF模式下的二次回波，造成辐条状辐条状回波辐条状回波辐条状回波辐条状回波这是由于二次回波造成的。在下面的B显图中能更明显的看出来：对其中第61个相关脉冲进行FFT分析，如下：二次回波的谱上图中，距离库为400附近的频谱就是二次回波的频谱。但是，可以看出，这部雷达并没有采用对发射脉冲的初始相位进行编码的方式（如果采用了这种方式，则二次回波的谱就会展的非常宽，就像白噪声一样）。同样的，在批处理模式下，由于也没有采用相位编码的方式，因此短周期的二次回波也会折叠进来，从而影响了参数的计算。5.2 关于台风观测中发现的DPRF模式下回波不正常的原因初步分析_2014年8月27日.doc该文档中谈到：5.2.1 问题分析在今年7月18日，位于珠海的气象雷达（敏视达公司生产）观测台风的过程中，发现在DPRF模式下，回波有下述两种奇怪的现象：5.2.2 一种是速度图出现辐条状的现象在下面两个时刻，速度图出现了辐条状的现象（在相邻的其他几个时刻，速度图没有这个现象）速度解模糊的结果完全错误！速度解模糊的结果完全错误！我们分析认为，该现象的原因可能是：l 和DPRF本身的解模糊算法没有关系。l 应该是由于在这段时间期间，数字接收机传给信号处理器的时候，由于某种原因（如：FIFO缓冲器溢出等），把长短周期的IQ数据给搞错了造成的。这样的话，解模糊的结果自然是完全错误的。并且，既然搞错了（估计没有设计很好的错误恢复功能），只有等到下次传输再搞错，才有可能恢复。5.2.3 另一种是在台风眼附近，速度解模糊的效果不好，杂点多此处杂点多！将台风眼的图放大，如下：我们分析认为，该现象的原因是：这应该是由于此处存在风切变（在这个距离库内，有很多不同的速度），谱宽大，本身不解模糊的时候速度随机差就大，解模糊之后（如果算法没有考虑谱宽大的情况），就会出现非常大的不正常的结果。在谱宽大的区域，DPRF解速度模糊的算法优化一下，应该就会有很好的效果。6 下一步工作通过前面的几个文档中，可见，敏视达雷达的DPRF的问题一直存在。由于完全依靠后续的数据处理软件，难以在各种情况下，都能顺利的完成解模糊（尽管赵坤对此充满信心，但我仍然持怀疑的态度）。因此，还需要大力依靠信号处理的DPRF解模糊功能。总之，现在是到了该对这个问题进行深入研究的时候了。首先，利用南大的双偏振雷达，也进行DPRF模式下的观测，录取基数据和IQ数据进行研究。（这一步已经在8月27日完成了）。然后，我们要对DPRF模式下的IQ数据进行解析（在DPRF模式下