观测试验结果分析计划_CJJ补充_2014年8月8日.doc

973观测试验结果分析计划（CJJ补充）2014年8月8日我建议增加以下要做的工作：（先不管人手够不够）（只涉及到“气象雷达”领域要做的事情。至于“雷达气象”领域要做的事情，则由赵坤考虑吧）1 雷达自身工作状态的统计分析对各个参与试验的雷达（当然，重点是南大的雷达），对其自身的工作状态进行统计、分析。这个分析结果将作为数据订正、分类识别等后续工作的依据。具体包括：内容人员说明试验期间，雷达工作情况和经验、教训的非常详细的报告各雷达的负责人员在试验中，雷达（包括别的各种探测设备）工作情况如何，存在哪些问题，要如何改进，烧坏了哪些器件，如何修好的等等，都要详细写到文档中。这些文档，将为今后雷达的改进和明年的继续观测，提供宝贵的经验和教训。另外，从这次观测试验中，发现IQ数据至关重要（见下面关于IQ数据能做哪些事情,就知道其重要性了）。因此，凡是目前不具备记录IQ数据能力的雷达，要求赶快增加这个功能。雷达观测的dBZ的中长期变化各雷达的负责人员在南大雷达观测中发现，dBZ会在天线周期间发生跳变。因此要分析其原因，以及如何订正。（我相信这个问题在别的雷达中，肯定存在。）对几个固定的地物点目标的回波，分析其强度的变化，确认雷达给出的dBZ的稳定性各雷达的负责人员在长丰站周围，在雷达视距范围内，正好有一连串的输电铁塔，是一个非常好的点目标。因此，可以提取出这些铁塔的回波强度，绘制成曲线，可以分析该雷达dBZ的长期稳定性。对于溧水站，周围也有一长串的输电铁塔，也可以进行dBZ稳定性的分析。雷达日志文件的分析各雷达的负责人员将各个IOP观测中，雷达日志文件中记录的信息，包括：发射功率、接收机茅草、接收机增益等信息进行统计、绘图，写成文档。根据IQ数据得出的雷达发射机、接收机的稳定性陈建军通过记录的IQ数据中的信息，也能得出发射机的功率稳定性，接收机的增益、茅草的稳定性。这个结果要和日志文件中的结果进行对比，要求一致（如果不一致要说明原因）。天线方位和仰角的角码传输延迟的分析和补偿修正的方法陈建军、胡汉峰这个在南大雷达中比较严重。另外，和南信大胡老师沟通过，他们的雷达也存在这个问题。在RHI扫描下，影响特别严重。因此，需要仔细分析原因，以及给出补偿修正的方法。天线方位、仰角的指向精度的再度确认陈建军天线是否水平、编码器自身的误差、国内的工艺水平等，都会对天线指向精度造成影响。尽管在试验开始阶段，我们用太阳法对方位和仰角进行了标定。但在试验过程中，指向精度有没有发生变化（如果存在误差，但没发现，则对于后续的定量降水估计研究是毁灭性的影响）。因此我们要用体扫中观测到的太阳回波数据，对天线方位和仰角的指向精度进行再度确认。国外已经有这种方法的论文了。接收机采用恒温和不恒温的对比陈建军、胡汉峰在南大雷达中，接收机采用恒温技术。而南信大的雷达，接收机没有采用恒温技术（硬件电路是相同的）。因此可以分析这两部雷达的数据，看看恒温技术对于双偏振雷达的重要性到底如何。雷达机内标定电路的使用情况各雷达的负责人员各个雷达中，都自带有标定电路。但是，标定电路在这次观测试验中，有没有用到，存在哪些问题。机内的标定电路和采用外部仪表的测试结果，有哪些差别。这个也需要总结一下，为今后布网雷达的双偏振的升级改造，提供设计依据。雷达的强度标定技术的总结杨正玮、陈建军系统总结我们所发展的、采用金属球对雷达强度进行绝对定标的技术。并指出存在的问题和改进方法，以便在明年的观测中进一步推广使用。2 对雷达给出的基数据的处理内容人员说明雷达观测的各个参数的方差大小与理论值的对比各雷达的负责人员该方差大小对于后续的识别算法至关重要。以及对雷达自身性能水平也是一个重要的标准。参与这次观测的几部雷达，其方差大小差异很大，原因未明。因此需要对此进行详细的研究。雷达观测的四周遮挡图，以及遮挡修正的方法各雷达的负责人员要写出雷达四周的遮挡情况的详细报告，要有精确的遮挡区间的角度值，并给出在部分遮挡区，强度修正的方法（当然，对于遮挡严重的区间，则不用进行修正了，直接舍弃吧）。昆虫回波的识别赵坤、陈建军、张贵付在雷达画面上经常出现的、几十km之内的晴空回波，我们认为极有可能是昆虫造成的回波。用双偏振探测的结果（ZDR、CC等参数），可以对其分析和确认。但关于异常回波到底是昆虫、鸟、大气湍流，争论比较大，因此要用充分的依据（包括IQ频谱分析、生物学的实地调研），来证明这一点。（这些非气象的回波，可不要拿来进行定量降水估计哦。）从天线副瓣进入的回波的自动识别和抑制赵坤、陈建军、张贵付尽管南大雷达的天线副瓣指标很高，但是其它几部雷达，天线副瓣指标一般，造成画面上存在大量的从天线副瓣进入的虚假回波。因此，需要分析从天线副瓣进入的虚假回波的特征，看看有没有办法将其自动识别出来，以及抑制的方法。垂直90度观测，对ZDR和PHIDP的分析陈建军在IOP观测中，定时进行了垂直90度扫描。我们要对这些数据进行了系统分析，绘制ZDR、PHIDP系统偏差的变化情况，以便为后续的偏差订正提供准确的依据。用小雨滴来对ZDR的系统偏差进行验证陈建军、赵坤ZDR的系统偏差，不仅通过垂直90度来得到，也要通过对小雨滴的观测结果来进行验证。（因为ZDR的系统偏差对于分类识别至关重要，因此要求非常精确才行）。因此，我们必须要用两种不同的方法得到的结果，进行对比验证，是一致的，才放心。KDP重新计算赵坤、陈建军、张贵付KDP的精度对于定量降水估计自然是非常重要的。但是，目前雷达RVP9中的KDP计算方法，是采用前后5km平均，而且没有滤除地物等杂波的影响。因此，KDP的计算精度不够高，存在大量的奇异点。因此，我们必须研究更好的算法，重新将KDP全部计算一遍，然后提交给定量降水估计的人员使用。对雷达给出的CC（相关系数），利用SNR进行订正赵坤、陈建军、张贵付目前雷达RVP9给出的CC值，在低SNR下会降低，从而影响了分类识别。因此，我们需要采用精确的公式，根据SNR，对CC进行订正。但由于RVP9内部已经进行了所谓的“低SNR下CC的订正”算法，而且具体的订正公式不清楚（上次给的订正公式肯定是不对的），因此我们要再度订正就比较麻烦了。当天线对准太阳时，太阳噪声的识别和抑制陈建军当天线扫过太阳所在方位时，PPI画面上出现了条状的干扰，因此要根据其特性（谱宽大、PHIDP起伏大、强度较弱、CC低）等特性，将其识别和滤除。3 从IQ数据层面，对信号处理的优化改进，重新生成基数据在南大雷达在观测中，同时记录了所有IOP的IQ数据。别的雷达，如南信大的雷达，也记录了部分的IQ数据。因此，如果能充分利用这些海量的IQ数据，对其进行先进的信号处理，则可以大大提高数据的质量。具体包括：内容人员说明双偏振下、用随机相位法去除二次回波赵坤、陈建军、张贵付在RVP9中，不提供这个功能。因此，目前雷达给出的基数据中，存在大量的二次回波现象，严重影响了后续数据的应用。尽管能从基数据层面，对其进行识别和去除（特点是谱很宽），但对于二次回波和一次回波重叠的地方，就无法处理了。因此，必须从IQ层面想出有效的算法来。常规雷达，地物杂波的识别方法赵坤、陈建军、张贵付、邵世卿谱分析方法、CMD方法，以及还有张贵付老师一直推荐的MultiScan方法。我们要在学习、借鉴这些算法的基础上，提出在各种天气情况下都有效的识别方法。双偏振下，地物杂波的识别赵坤、陈建军、张贵付、邵世卿增加CC、ZDR、PHIDP等参数，用于识别，进一步提高识别的准确性。 地物杂波的抑制处理赵坤、陈建军、张贵付在正确对地物识别之后，就可以进行抑制处理了。但目前的抑制是采用hamming加权的，性能一般，只有20多dB的抑制度，详见南京大学C波段双偏振雷达_地物抑制效果比较差的问题_分析总结报告。因此需要研究不同窗函数加权的效果，以及如何自动选择不同的窗函数。另外，我们要将目前公认的GMAP和BGMAP算法，用C+代码实时实现，将其应用到地物杂波的抑制处理之中，用各种天气情况下的IQ数据，对这两种算法进行测试和改进。同频干扰的抑制赵坤、陈建军、张贵付在南大雷达在溧水山上观测中，发现存在大量的同频干扰现象。已经录取了同频干扰的IQ数据了，因此可以从IQ层面对其进行分析和抑制了。比起传统的基于基数据的抑制，识别更加准确，而且能避免对降水回波的损失。同频干扰包括相邻雷达的干扰，以及通讯的干扰（对于C波段雷达，通讯干扰的问题比较严重）。在溧水山上的观测中，这两种干扰都存在。对几个固定的地物点目标的回波，分析其相位的变化，反演出折射率的变化邵世卿在长丰站周围，有一连串的输电铁塔，是一个非常好的点目标。因此，可以提取出这些铁塔的回波相位，可以反演出折射率的变化。另外，南大雷达在溧水山上观测时，曾经持续观测了60个小时，记录了大气波导现象从出现到消失的整个过程，正好可以分析折射率和大气波导现象之间的相互关系。采用MultiLag 算法，重新计算相关系数赵坤、陈建军、张贵付针对低SNR下CC降低的问题，以及SNR难以计算准确的问题，张贵付老师提出了MultiLag的方法。要用该方法，将全部的观测数据重新计算一遍。DPRF模式下的速度解模糊处理赵坤、陈建军、张贵付虽然这次观测试验，没有用DPRF模式。但没有用的原因是因为：目前DPRF模式下的解模糊处理存在很多问题，不敢用，而不是说这个功能不需要。因此我们要学习国外的方法，查明问题的原因，争取在明年观测中，采用这种模式。垂直90度观测的谱分析，以及和光学雨滴谱、MRR雷达的对比分析温龙我们认为，一般的多普勒气象雷达，只要能进行90度垂直观测，也能实现micro rain radar（MRR） 雷达和雨滴谱的部分功能。因此，我们要编写频谱分析程序，对雷达在进行垂直90度探测时得到IQ数据进行分析，反演出垂直速度和滴谱。这么做，也是为了进一步熟悉MRR雷达和光学雨滴谱设备的特点和算法，以便今后能更加充分、准确的运用这些设备的数据。风切变（谱很宽）对双偏振量的影响研究赵坤、陈建军、张贵付在长丰观测中发现，风切变（谱很宽）对双偏振量的计算，有很大的影响。要对这些个例进行仔细分析。在信号处理时，方位上采用Overlap，提高数据分辨率赵坤、陈建军、张贵付由于我们记录了IQ数据，因此可以重新对IQ数据进行Overlap方式的分组，然后进行信号处理，应该能提高一点数据的分辨率，改善画面的效果。从IQ层面，给出基数据的置信度赵坤、陈建军、张贵付对于雷达给出的基数据的置信度（即随机误差和系统误差）要进行估计，再传入分类器，不能认为雷达给出的所有的参数都是值得信任的。例如，在杂波区，雷达给出的很多参数就值得怀疑；SNR低，参数也不可信；雷达很久没有校准了，那么有些参数就不可信了（但有些参数，如速度、相关系数，就不受标定的影响，仍然是可信的）。总之，识