Spectral Observation Theory and Beam Debroadening Algorithm for Atmospheric Radar
Spectral Observation Theory and Beam Debroadening Algorithm for Atmospheric Radar
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大气雷达光谱观测理论与波束去宽算法
DOI：
10.1109/tgrs.2020.2970200
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发表时间：
2020
影响因子：
8.2
通讯作者：
Sato Toru
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Nishimura Koji;Kohma Masashi;Sato Kaoru;Sato Toru
为了通过雷达观测来测量由湍流贡献的风速方差，需要通过雷达的有限波束宽度来去除来自强水平速度分量的不必要的贡献。这种效应被称为光束展宽。虽然波束展宽的量到目前为止是基于波束模式是旋转对称的并且具有非常低的旁瓣的近似假设来计算的，但是我们需要对雷达采取更理论化的方法，该方法不具有像南极Syowa站（PANSY）的南极计划雷达（69S，39E）那样的简单波束模式。在这篇文章中，我们澄清了一个非常简单的形式之间的理论关系的湍流谱，这是直接与湍流的方差，双向光束模式，和观察到的频谱，使用自相关函数（ACF）。该理论具有很强的普适性，适用于任何类型的大气雷达，从而可以对雷达观测系统进行定量分析。此外，我们提出了一个“debroadening”算法直接基于这一理论和计算的一般最大似然（ML）。我们进行了数值模拟来验证我们的理论和算法。
In order to measure the variance of wind velocity, which is contributed from turbulence, via radar observations, it is necessary to remove the unwanted contribution from strong horizontal velocity components through the finite beamwidth of the radar. This effect is referred to as beam broadening. Although the amount of beam broadening has thus far been calculated based on the approximating assumption that the pattern of the beam is rotationally symmetric and has very low sidelobes, we need to take a more theoretical approach to radar-one that does not have a simple beam pattern like the Antarctic Program of the Antarctic Syowa Station (PANSY) radar (69S, 39E). In this article, we clarify the theoretical relationship in a very simple form between the turbulence spectrum, which is directly associated with the variance of turbulence, two-way beam patterns, and the observed spectrum, using autocorrelation functions (ACFs). The theory is thoroughly universal and applicable to any type of atmospheric radar, such that we can quantitatively analyze radar observation systems. Furthermore, we propose a “debroadening” algorithm based directly on this theory and from calculations of the general maximum likelihood (ML). We performed numerical simulations that validate our theory and the algorithm.
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影响因子：
--
作者：
R. Woodman
通讯作者：
R. Woodman
DOI：
10.1029/2018jd029521
发表时间：
2019-03
期刊：
Journal of Geophysical Research: Atmospheres
影响因子：
--
作者：
M. Kohma;Kaoru Sato;Y. Tomikawa;K. Nishimura;Toru Sato
通讯作者：
M. Kohma;Kaoru Sato;Y. Tomikawa;K. Nishimura;Toru Sato
影响因子：
1.6
作者：
J. Rice
通讯作者：
J. Rice
影响因子：
5.2
作者：
T. Vanzandt;G. Nastrom;J. Furumoto;T. Tsuda;W. Clark
通讯作者：
W. Clark
用甚高频雷达观测和测量中层大气湍流
DOI：
--
发表时间：
1986
期刊：
影响因子：
--
作者：
W. Hocking
通讯作者：
W. Hocking