我国Ka频段降水测量雷达机载校飞试验结果

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Ka频段卫星通信典型地区雨衰分析与补偿方法探讨

Ka频段卫星通信典型地区雨衰分析与补偿方法探讨

Ka频段卫星通信典型地区雨衰分析与补偿方法探讨作者:王书杰来源:《中国新通信》 2015年第15期王书杰南京莱斯信息技术股份有限公司【摘要】本文首先介绍了Ka 频段卫星通信雨衰产生机理及ITU-R 雨衰预测模型。

然后重点介绍了103° E 在轨Ka 卫星在我国各雨域地区(典型城市)的雨衰情况。

最后联系以往Ku 频段工程实施经验,总结出常用的三种Ka 频段卫星通信抗雨衰补偿方法:分集技术中的业务速率分集技术、功率控制技术中的上行链路开环功率控制技术和自适应编码技术中的自适应纠错编码技术。

【关键词】 Ka 频段卫星通信雨衰一、引言随着卫星通信的发展以及终端用户业务需求量的不断增大,如:千兆比特级宽带数字传输、高清晰度数字电视(HDTV)、高清晰度远程视频会议、远程医疗及个人卫星通信等,现有的C(6/4GHz)、X(8/7GHz)、Ku(14/12GHz) 频段的卫星通信系统已不能满足宽带、高速、小口径终端等应用的需求,因此,拥有较高频段带宽的Ka 波段(30/20GHz),越来越受到重视并已开始逐步投入使用。

然而,在实际的使用过程中,Ka 频段卫星通信虽优势明显但也存在一大缺点- 雨衰,其已成为影响该频段正常通信的主要因素,工程设计时必须给予因地而异的考虑。

随着通信频率的升高,雨衰将严重的损坏卫星链路的性能,如在C 频段雨衰的影响并不明显,但在Ka 频段,短时间内(数分钟)雨衰可达到20dB。

因此,如何精确的计算降雨引起的信号衰减值和如何采取高效的雨衰补偿对策缓解降雨造成的影响,显得非常重要。

二、雨衰产生机理与ITU-R 预测模型2.1 雨衰产生的机理依据无线电波传播的理论分析得出,雨衰对信号的直接影响是造成信号的功率降低,主要有以下三种情况:首先,雨滴等水汽凝成物将会吸收入射电波的一部分能量,并转换为热能消耗掉,同时雨滴等水汽凝成物还是二次辐射源,把部分入射电波的能量散射到周围空间。

其次,降雨还会增加天线的噪声温度,进而造成地球站接收系统噪声温度的增加,直接影响到接收系统的G/T 值,进一步降低了下行信号载噪比。

Ka波段雷达弱降水雨量估计方法与试验

Ka波段雷达弱降水雨量估计方法与试验
南 三亚 5 7 2 0 0 0 )
摘要 : 毫 米波雷达适合降水云 的水凝粒子 的观测 , 设备轻便且 空间分辨率和角度 分辨率较高 , 可用 于机载或 星 载等对有效载荷要求苛 刻且 关注云雨探测 的应用 , 因而毫米波雷达在气象科学研 究 中备 受关注 。在 成都地 区进 行 了 Ka 波段雷达弱降水 累积雨 量的观测 , 采用 了 H TI ( 高度 时间显示 ) 观测 模式 , 分析 了雷达测 量降水 的方法 , 联 合
采用 了 Ma t r o s o v提 出 的正 向天顶 垂直入 射 的工
作方式 , 雷达天线仰角固定在 9 0 。 , 采取脉 冲周期性 发射 , 获取强度 与垂直气 流的廓 线分布。产 品观测 方式是“ 高度一 时间显示” ( 简称 H T I ) , 见图 1 。H TI 模式脉冲重复频率为 1 5 0 0 I - I z , 累积数为 1 0 2 4 , 时间 分 辨 间隔约 2分 钟 。
第2 9卷第 1期 2 0 1 4年 2月





VoI . 2 9 NO . 1 Fe b .2 ( 】 1 4
J OUR NA L OF C HE N GD U UNI VE RS I TY OF I NF ORMA TI ON TE C HNOL OG Y
任务( GP M) 中, 将 使用 Ku / K a 双 波 长雨量 雷 达 ( D P R) 。
P e t r o c h i 等首次使用频率为 3 7 G H z 的毫米 波雷达进行 云观测 , 并分析了其观测效果。1 9 6 0年 , H o b b s 等使
用3 5 G H z 的毫米波雷达进行 了云物理参数评估 , 分析了 8 m m波长雷达的探测能力。K r o p f l i 等使用 8 m m 的双极 化雷达研究其探测卷云 以及层云的能力。N a k a mu r a 等用波长为 3 c m 的雷达和 8 m m 的雷达同时观测雾 , 并进行

地基Ka波段云雷达数据质量控制方法研究分析

地基Ka波段云雷达数据质量控制方法研究分析

非云 回波 的分布情况 ,提出噪点一径 向干扰杂波与悬浮物杂波 的质量控 制方法 ,并对 该方法 效果进行 了检验 分析 。
统计结果表 明,杂波有明显 的季节和高度分布 特征 ;同时 ,质量控 制的方法具有较好 的成 功率与稳 定性。无云天空
情 况下 ,杂 波抑 制成功率可达99% ,对 于有云天气 情况 ,能够较 好滤 除低空悬 浮物杂 波对云 回波 的影 响 ,消除突变
14所 联合 研制 生产 的 Ka波 段 毫米 波 雷 达 ,发射 机为 磁 控管 脉 冲发射 机 ,工 作模 式为 单发双 收 ,发射水 平脉
云进 行 观测 。虽 然 中 国已经有 了 自主研 发 的毫 米波 雷 的污染 ,对非 云 回波 的分 布 情 况及 其 与 云 回波之 间 的
达 ,但 是 相关 研究 和应 用还 在 初期 ,主要 工作 为利 用毫 分布 差异 进行 统计 分 析 ,并 根 据其 特 点 提 出 去 除噪 声
由于 毫米 波雷 达 的波长 较短 ,对 云 中的云 滴粒 子 、 降水粒子和冰晶粒子有较高的探测能力 ;同时 ,大气 中 的水汽 对 毫米 波雷 达 发 射 的 电磁 波 衰 减 很 小 ,因而 毫 米 波长 电磁 波 能够 准 确探 测 多 层 云 的结 构 ,也 能 够 完 整 探测 发展 深厚 的云层 ,毫米 波雷 达体 积小 ,可 用 于机 载 和星 载探 测 。毫米 波雷 达可 以长时 间连续 地对
点 干扰 ,同时保 留云回波。
关 键 词 :Ka波 段 毫米 波 雷 达 ;噪 点 一径 向 干扰 杂 波 ;悬浮 物 杂 波 ;质 量控 制
中 图 分 类 号 :TN958
文 献 标 志 码 :A
doi:10.16836/j.cnki.jcuit.2018.02.005

星载降水测量雷达数据处理与应用关键技术研发

星载降水测量雷达数据处理与应用关键技术研发

星载降水测量雷达数据处理与应用关键技术研发【项目编号】GYHY201006050【研究周期】2010 年09月— 2014年01月【项目负责人】尹红刚【项目骨干成员】吴琼、商建、杨虎、葛志强、于丹茹、赵崇辉、李凉海、于勇、杨润峰、董晓龙、刘黎平【项目承担单位】国家卫星气象中心【项目协作单位】北京遥感设备研究所、北京遥测技术研究所、中国科学院空间科学与应用研究中心、中国气象科学研究院【主要研究成果】1. 降水测量雷达航空校飞试验国家卫星气象中心联合项目协作单位在内的多家单位于2010年开展了机载降水测量雷达校飞试验。

试验分两期进行,一期于2010年6月~7月在天津渤海湾开展了Ka频段机载降水测量雷达校飞试验,二期于2010年9月~10月在江苏开展了Ku/Ka双频机载降水测量雷达校飞试验。

具体试验内容包括:(1)雷达定标试验,使用地面有源雷达定标器(ARC)来估计发射增益、接收增益、半功率波束宽度、天线峰值旁瓣电平、波束匹配程度等雷达性能参数;(2) 降水观测试验,为了验证机载降水测量雷达降水探测的效果,采用地面车载天气雷达、业务天气雷达等对试验区域进行同步观测,并与过境的TRMM卫星测量进行时空匹配以便比较分析;(3) 海表观测试验,选择晴朗天气与过境TRMM卫星进行同步观测,并使用地基微波辐射计、探空辐射计、风速仪等测量试验海域的海风、大气等参数,分析海表后向散射。

这是国内首次完成的机载降水测量雷达的降雨观测试验和海表观测试验,通过卫星和地面上的多种仪器的同步观测验证了降水测量雷达的设计方案并评估了雷达的综合性能,同时获取了大量的观测数据。

这同样是国内首次完成的降水测量雷达的机载外定标试验,验证了星载降水测量雷达使用有源定标的外定标技术方案。

ARC实现包括发射模式、接收模式、延时转发模式等三种模式的雷达参数定标。

2. 星载降水测量雷达预处理技术和产品反演技术研究项目组开展和完成了星载降水测量雷达预处理技术的研究,具体包括:星载T opex-Poseidon等高度计及Quickscat(包括Janson-1、降水测量雷达与其它星载雷达等散射计)进行交叉比对和定标的方法;利用有源雷达定标设备进行星载降水测量雷达在轨绝对定标方案的研究和定标数据处理算法研究;开展了星载降水测量雷达由0级数据到1级数据的处理方法研究,包括接收功率、等效雷达反射率因子和地面后向散射截面的计算、地面杂波干扰判断与排除、降水判断、地面后向散射统计等处理。

Ka波段毫米波云雷达对青藏高原东南缘降水回波的分析

Ka波段毫米波云雷达对青藏高原东南缘降水回波的分析

Ka波段毫米波云雷达对青藏高原东南缘降水回波的分析王卫民;徐八林;雷勇;舒斌;马芳【期刊名称】《气象》【年(卷),期】2024(50)3【摘要】利用丽江站新建的Ka波段毫米波云雷达获得的高时间分辨率的垂直观测资料,结合同址的地面自动气象站和雨滴谱的分钟数据、常规探空数据和附近C波段天气雷达的强度回波,分析了两次降水过程前后云雷达反射率因子Z、径向速度V_(r)、速度谱宽S_(w)的垂直变化规律。

分析表明:在发生弱降水时,云雷达Z在垂直方向的变化不明显;但V_(r)、S_(w)值在0℃层稍低位置有一个明显的分界层(融化层),粒子通过融化层后V_(r)、S_(w)都是快速变大,这个变化主要是粒子的相态由固态变成液态引发的,可以通过V_(r)、S_(w)突变值的位置来识别0℃层亮带的高度。

从C波段天气雷达回波强度、剖面图及云雷达位置的时间-高度图看,对毛毛雨和小雨的回波,强度和高度差异比较明显,毛毛雨比小雨回波高度低、强度弱,与云雷达相比C波段雷达对高一些的云观测不到,对距离较远的弱降水回波无法观测到;由于相同粒子对不同波长电磁波的散射不一样,造成两种雷达垂直方向观测到的Z变化不同。

对比弱降水回波,云雷达在强降水时:Z出现缺口;V_(r)在0℃层以上有较大的正值(弱降水的V_(r)都是负值);在0℃层以上S_(w)变得更大(弱降水时S_(w)在0℃层以上值较小,在0℃层以下较大)。

在强降水时,从C波段雷达回波强度时间-高度图看,垂直方向回波强度变化明显,在同一时刻回波强度由地面向空中的变化是逐渐减小的;不同时间同一高度层强度也有变化,云雷达雨衰缺口时段回波明显强于其他时段。

在个例分析中,发生分钟降水量在0.3 mm以下强度的降水,云雷达可以观测到完整的云信息;发生分钟降水量在0.5 mm以上强度的降水,云雷达会有严重的雨衰,无法观测到完整的云信息。

【总页数】12页(P291-302)【作者】王卫民;徐八林;雷勇;舒斌;马芳【作者单位】云南省大气探测技术保障中心;中国气象局气象探测中心【正文语种】中文【中图分类】P458;P426【相关文献】1.W波段和Ka波段云雷达探测回波对比分析2.利用Ka波段云雷达研究青藏高原对流云和降水的垂直结构及微观物理特征3.利用Ka波段毫米波雷达功率谱反演云降水大气垂直速度和雨滴谱分布研究4.青藏高原东南部墨脱地区弱降水微物理特征的Ka波段云雷达观测研究因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

Ka 波段双偏振毫米波测云雷达对一次云系结构的观测分析

Ka 波段双偏振毫米波测云雷达对一次云系结构的观测分析

作者简介 王鑫(1992—),女,山东莒南人,助理工程师,研究生,主要研究方向为电子与通信工程—大气探测技术及应用。

收稿日期 2021-11-21Observation and Analysis of Primary Cloud Structure by Ka Band Dual Polarization Millimeter Wave Cloud RadarWANG Xin et al(Fujian Meteorological Information Center, Fuzhou, Fujian 350000)Abstract a 35 GHz dual polarization Doppler millimeter wave cloud radar located in the atmospheric observation base of Huainan city, Anhui province, Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences was used (HMB-KST), radiosonde and other data were used to analyze the structure of a rain layer cloud system on May 7, 2015. The results showed that: (1) The radial velocity of cloud radar could preliminarily judge the phase state and size of particles in the cloud and whether there are raindrops or ice crystals; (2) Combined with the radiosonde temperature profile, it could be confirmed that the bright zone near the height of 4.3 km was caused by the melting of cloud ice particles, and the bright zone was thick 500 m; (3) According to the average linear depolarization ratio profile, it could be judged that the precipitation formed by the cloud was weak precipitation.Key words Millimeter wave cloud radar; Zero layer bright band; Cloud structureKa波段双偏振毫米波测云雷达对一次云系结构的观测分析王 鑫,段 卿福建省气象信息中心,福建福州 350000摘要 利用中国科学院大气物理研究所位于安徽省淮南市大气观测基地的一部35 GHz双偏振多普勒毫米波测云雷达(HMB-KST)、探空等资料,对2015年5月7日一次雨层云云系的结构进行分析。

基于数值预报模式的Ka频段卫星系统降雨衰减短时预测

基于数值预报模式的Ka频段卫星系统降雨衰减短时预测

基于数值预报模式的Ka频段卫星系统降雨衰减短时预测王洪锋;张晖;李强;卢昌盛
【期刊名称】《中国空间科学技术》
【年(卷),期】2017(037)001
【摘要】为精确地实现Ka频段星地链路降雨衰减的短时趋势和强度预测,提出了一种基于数值天气预报的降雨衰减短时预测方法,设计了降雨衰减预测流程,并应用上述方法对某地区发生的降雨过程进行研究,比较分析了降雨衰减的实测值和基于数值预报的降雨衰减预测值.试验结果表明,基于数值预报的降雨衰减和实测值变化趋势符合较好,误差较小,在20 GHz频段平均误差约为1.31 dB,在30 GHz频段平均误差约为2.39 dB,在20 GHz频段平均误差约为1.31 dB,在30 GHz频段平均误差约为2.39 dB.该方法可实现Ka频段卫星通信系统的短时降雨趋势预测.【总页数】7页(P82-88)
【作者】王洪锋;张晖;李强;卢昌盛
【作者单位】北京空间信息中继传输技术研究中心,北京 100094;北京空间信息中继传输技术研究中心,北京 100094;北京空间信息中继传输技术研究中心,北京100094;中国电子科技集团22 所,青岛266107
【正文语种】中文
【中图分类】V556.8
【相关文献】
1.降雨衰减对移动卫星系统通信的影响及补偿 [J], 柳长源;杨龙;卢迪
2.Ka频段地空路径降雨及沙尘引起的衰减效应 [J], 黄际英;蔡本晓;徐英霞
3.Ka频段地空路径降雨及沙尘引起的衰减效应 [J], 黄际英;蔡本晓;徐英霞
4.Ka频段卫星通信系统降雨衰减分析 [J], 陆建平
5.基于强度衰减模型的降雨对边坡渗流影响的研究 [J], 陈亨庄
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中国Ka波段卫星通信线路的雨衰分布特性

中国Ka波段卫星通信线路的雨衰分布特性

中国Ka波段卫星通信线路的雨衰分布特性
康健;王宇飞
【期刊名称】《通信学报》
【年(卷),期】2006(27)8
【摘要】利用ITU-R给出的降雨衰减预测模型,根据我国主要城市的分钟降雨率数据,计算出我国Ka波段(30/20GHz),轨道位置为92°E的卫星通信系统在线极化波情况下的降雨衰减等值线分布,此结果可作为Ka波段卫星通信系统设计的理论依据.【总页数】4页(P78-81)
【作者】康健;王宇飞
【作者单位】吉林大学,通信新技术重点实验室,吉林,长春,130012;吉林大学,通信新技术重点实验室,吉林,长春,130012
【正文语种】中文
【中图分类】TN927
【相关文献】
1.Ka波段多波束卫星通信降雨衰减功率优化法 [J], 王宇飞;康健;王保印
2.自适应TDMA抗雨衰对策在Ka波段卫星通信中的应用 [J], 杨峰;谢德芳;翁木云;李超
3.Ka波段卫星通信降雨衰减特性分析 [J], 钟怀东;徐慨;项顺祥
4.Ka波段卫星通信雨衰信道模型改进与仿真 [J], 周文婵;梅进杰
5.Ka波段卫星通信系统降雨衰减的计算 [J], 王宇飞;陈卓然
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服 雨量 计 、 地基 雷达 和卫 星被动 遥感 的缺 陷 , 弥补 当
前 观测 资料 的不 足 。世界 上第 1颗 星 载 降水测 量 雷
达 TRMM— PR ( o ia i fl M e s rn i Tr pc lRan al auig M s
so — rcptt n R d r inP eii i a a)自 1 9 ao 9 7年 发 射 以来 获 取 了大量 资料 口 ” , 三 维 观测 数 据 已广 泛 应 用 于 强 ]其
作 。该 文 给 出 了 天 津 校 飞 试 验 中 K a频 段 降水 测 量 雷 达 实 测 结 果 , Ka 段 降 水 测 量 雷 达 资 料 与 天 津 地 区 S波 段 对 频
地 基 多 普 勒 雷 达 资 料 进 行 了 详 细 的对 比分 析 , 利 于更 好 地 了解 Ka 段 降 水 测 量 雷 达 仪 器 本 身 的 性 能 及 其 探 测 有 频 降 水 的 能 力 ; 用 由 G S探 空 资料 、 基 多 通 道 微 波 辐 射 计 观 测 亮 温 结 合 微 波 辐 射 传 输 模 式 得 到 的 雷 达 路 径 积 分 利 P 地 衰减量 , K 对 a频段 降水 测 量 雷 达 进行 了 衰 减订 正 , 继 续 开 展 降 水 反 演 工 作 奠 定 了基 础 。 为 关 键 词 :降水 测 量 雷 达 ; 载 校 飞 试 验 ; 据 对 比 ; 减 订 正 机 数 衰
第 2 2卷 第 5期
21 O 1年 1 0月
应 用 气 象 学 报
J OURNAI OF AP II P ED E OROI M TE 0GI CAI CI S ENCE
VoL 2 2, NO. 5 O cob 011 t er2
商 建 , 杨 , 琼 , .我 国 Ka 段 降水 测 量 雷 达机 载校 飞试 验结 果 . 用 气 象 学 报 ,0 1 2 ( ) 5 05 6 郭 吴 等 频 应 2 1 ,2 5 :9 9
于 地 面上 的雨 量计 、 基 雷 达 和 星 载 被 动遥 感 。雨 地 量 计 和地基 雷 达 的观 测 范 围都 受地 理影 响 , 法 覆 无
频段 的两 部 雷 达 , 双 频 反 演 算 法 提 供 科 学 数 据 。 为
该仪器 的两个原 理样 机在 国防科 工 局“ 十一 五 ” 研 预 项 目支 持 下 已经 研制 成功 。国家 星 气象 中心联 合
速 测量 仪 、 温 仪 、 空 气 球 和 GP 测 探 S定 位 仪 等 。通
过航 空 飞行 与地 面 、 面实施 的 同步 观测 ( 图 1 海 如 所 示 ) 获取 了宝 贵 的科学试 验数 据 。随着试 验 数 据处 ,
降水 和热带 气旋 等研 究口。 。 。
星载 降水测 量 雷 达是 风 云三 号 ( Y 3 2批 卫 F 一 )0 降 水 测 量 ( lb l rc i t n Go a P ei t i Mes rme t p ao a ue n ,
多家 单位 , 2 1 于 0 0年 6 1 O月 在 天 津 渤 海 湾 ( H B
R 2 1 ) 江 苏 黄 海 海 域 ( SR 2 1 ) 展 r M 0 0 与 J — M 0 0 开 Ku K / a频段 星 载 降水 测 量 雷 达 机 载 校 飞 试 验 。这 是我 国第 1次 开 展 此类 试 验 , 次 试 验 的 目的是 验 此 证 Ku Ka / 频段 降 水 测量 雷 达 的各 项 功 能 和 性 能 指 标, 同时进 行地 面雷 达与 辐射计 同步 观测 , 用 观测 利
( A 雷达 ) 车 载 X 波 段 多 普 勒 雷 达 、 基 1 S 、 地 2通 道 微 波辐射 计 、 0 GHz与 3 1 7GHz辐射 计 、 携 式 风 便
有 的卫 星观 测 手段 均 采 用 被 动 遥感 技 术 , 无 法 探 都 测 降水 的垂 直 结 构 ] 。星 载 降 水 测 量 雷达 可 以 克
盖 广 阔的海 面 、 沙漠 和高 山地 区[ 。能 够观 测 全 球
云 雨分 布 的唯一 有效 手段 是卫 星 探测 j 过去 和 现 ,一 降水 雷达 数据 处理 和算 法研究 。试 验设 计 的多条 航 线可 分 别完 成 旁瓣 验证 、 地海 杂波 测量 、 星下 点外 定 标 和降 水 观测 等试 验 。配 套 观 测 仪 器 包 括 地 基 多 普 勒 天 气 雷 达
我 国 Ka频 段 降水 测 量 雷 达 机 载 校 飞试 验 结 果
商 建 郭 杨 吴 琼 杨 虎 尹红 刚
( 家 卫 星 气 象 中心 , 京 1 0 8 ) 国 北 0 0 1


21 0 0年 6 1 — O月 在 天 津 与 江 苏 地 区 开 展 了 国 内 首 次 Ku K / a频段 星 载 降 水 测 量 雷 达 机 载 校 飞 试 验 。 此 次 校 飞 试 验 获 得 了 宝 贵 的 机 载 雷 达 观 测 数 据 和 地 面 、 面 同步 观 测 数 据 , 海 目前 已开 展 了 外 定 标 、 据 对 比与 衰 减 订 正 等 工 数
2 1 20 O01 6收 到 , 0 10 —7收 到再 改 稿 。 2 1 60
G M) 务 中 的一 员 , 携 带 上作 于 Ku频 段 和 Ka P 任 将
引 言
降水 的全球分 布及 微物 理结 构影 响 着全 球气 候 与 环境 变化 , 水量 的 准确 观 测 和 预 报 与人 类 的 日 降 常 生活 密切 相关 。降 水 的时 空 变化 很 大 , 难 对 其 很 进 行准 确 的观测 和预 报 。 目前 的观测 资 料 主要 来 源
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