雷达气象学2-4教学教案
雷达观测教案
雷达观测教案教案标题：雷达观测教案教学目标：1. 了解雷达观测的基本原理和应用领域；2. 掌握雷达观测的仪器设备和操作流程；3. 能够分析和解释雷达观测数据，并进行相关应用。
教学内容：1. 雷达观测的基本原理a. 介绍雷达的定义和作用；b. 解释雷达波的传播特性；c. 介绍雷达的目标检测和测距原理。
2. 雷达观测的应用领域a. 气象雷达的应用：天气预报、降水监测等；b. 航空雷达的应用：飞行安全、空中交通管制等；c. 海洋雷达的应用：海洋监测、航海导航等；d. 地震雷达的应用：地下结构探测、地震预警等。
3. 雷达观测的仪器设备和操作流程a. 介绍雷达的主要组成部分：发射机、接收机、天线等；b. 解释雷达观测的操作流程：参数设置、数据采集等；c. 演示雷达观测设备的操作方法。
4. 雷达观测数据的分析和应用a. 介绍雷达观测数据的处理方法：滤波、去噪等；b. 解释雷达观测数据的基本特征：回波强度、速度等；c. 探讨雷达观测数据在不同应用领域中的应用案例。
教学方法与手段：1. 讲授法：通过讲解理论知识，引导学生了解雷达观测的基本原理和应用领域。
2. 示范法：通过演示雷达观测设备的操作方法，让学生亲自操作并掌握操作流程。
3. 实践法：组织学生进行实际的雷达观测实验，收集数据并进行分析和应用。
4. 讨论法：引导学生参与讨论，分享和交流雷达观测数据的分析和应用案例。
教学评估：1. 课堂练习：设计一些选择题和简答题，考察学生对雷达观测原理和应用的理解。
2. 实验报告：要求学生根据实际的雷达观测实验数据，撰写实验报告并进行数据分析和应用。
3. 小组讨论：组织学生分小组进行讨论，就雷达观测数据的应用案例展开交流和分享。
教学资源：1. 教科书和参考书籍：提供相关的教材和参考书籍，供学生查阅和学习。
2. 雷达观测设备：准备一套完整的雷达观测设备，供学生进行实际操作和实验。
3. 计算机和软件：提供计算机和相应的数据处理软件，用于雷达观测数据的分析和处理。
雷达气象：第四章 雷达气象方程
常数 雷达参 距离因 充塞因 气象因 衰减因 项 数项 子项 子项 子项 子项
雷达气象方程的讨论
Ø 雷达参数
n 发射功率 n 脉冲宽度 n 波束宽度 n 天线增益 n 波长
Ø 气象因子 Ø 距离因子
雷达气象方程的讨论
∫ 发射功率
脉冲峰值功率:Pt
=
1 τ
T
2 −T
W
(t
)dt
2
∫ 脉冲平均功率:Pt
n τ增加，Pr增大，提高探测能力；但有两个 缺点： (1)雷达距离分辨率变低；（2）雷达 盲区变大。
n τ的选取：
• 大范围监测时取长脉冲；结构探测时取短脉冲。 • CINRAD-SA的脉冲宽度：短脉冲1.57μs（ 脉冲
长度500m）；长脉冲4.71 μs（脉冲长度 1500m）。
雷达气象方程讨论
n对于给定的一部雷达，已知各雷达参数，当已知目标物 离雷达站的距离 R ，就能够根据回波功率的强弱来大致 判定目标物的一些性质。
单个目标的雷达方程
天线辐射强度分布不均匀
1、当天线辐射强度分布不均匀时，需要引入天线方 向函数
≤1
(3.2)式
引入天线方向性函数f(θ,φ)
根据电磁波理论，故
f (θ
,Sϕ()θ=,
Ae
=
λ2 4π
G
因此，天线接收到的总功率为
Pr
=
Ss
(π
)
⋅
Ae
=
PtG2σλ2
(4π)3 R4
单个目标的雷达方程
单目标雷达方程的讨论
Pr
=
Ss
(π)
⋅
Ae
=
PtG2σλ2
(4π)3 R4
第4章——雷达气象方程
第4章 雷达气象方程1 了解雷达天线辐射特征等概念2 理解单个粒子的雷达气象方程和云降水的雷达气象方程3 掌握雷达反射率因子及其意义，理解与粒子的大小形状的关系4 理解雷达资料的衰减订正意义和方法5 理解 Z-I 关系及在降水定量测量中的应用一、了解雷达天线辐射特征等概念1、各向同性发射天线：偶极子天线发射功率P t ，距离R 处能流密度为：2、定向发射天线：抛物面天线（1）在轴向辐射最强，以天线轴向为极轴，定义极角θ，方位角ϕ记（θ ，ϕ）方向能流密度为S(θ ，ϕ) ,在θ=0处，S(θ ，ϕ)=S max 显然，1S ) , S(0max≤≤ϕθ （2）定义：能流（功率）方向性函数 F ),(ϕθ= (3)天线增益G: 定向天线与全向天线的比较定义 G=则(4) 波束宽度：角宽度(a) 理想波束为平行光束（如理想抛物面天线发出的），其波束宽度为0°（但波束可以很粗）(b) 实际：当2),(max S S =ϕθ亦即21),(=ϕθF 时的极角称为波束的半功率点半宽度（HPHW ）。
在水平方向上（0=ϕ°）的波束宽度，记为α。
24t av P S R π=max (,)S S θφmaxav S S t 2P S( , ) (,)4R GF θφθφπ=在垂直方向上（90=ϕ°）波束宽度，记为β。
3、接收天线(1)A e : 记天线口面法方向上，目标物后向散射能流密度为S(π)，则接收功率为P r ≡ S(π)A e(2)若来自（ϕθ,）方向的能流密度在天线口面处为),(ϕθS ，则),(),(ϕθϕθF A S P e r =(3)若来自（ϕθ,）方向的强度为I （ϕθ,），则Ω=⎰⎰Ωd F I P re )A ,(),(ϕθϕθ4、 有效照射体积V e ：处于V e 内的所有目标物，虽然接收到入射波的时间可以不同，但可以把所散射能量同时传到天线。
该体积的形状和大小由天线波束形状和雷达波脉冲长度τ决定。
《雷达气象学》课件
对原始数据进行筛选、分类和整理，去除无效和干扰 数据，提高数据质量。
数据分析
对预处理后的数据进行统计分析、模式识别等处理， 提取有用的气象信息。
数据可视化
将处理后的数据以图形、图像等形式呈现，便于分析 和理解。
04
雷达气象学中的天气现象分析
降水现象分析
1
降水现象的形成
降水现象是水汽在空气中凝结并降落到 地面的过程，包括雨、雪、冰雹等。雷 达气象学中主要通过分析降水回波来研 究其形成机制和演变过程。
01
天气预报
利用雷达观测数据，可以更准确 地监测和预报降水、风切变、雷 暴等天气现象，提高天气预报的 准确率和时效性。
02
03
灾害监测预警
利用雷达气象学技术，可以对暴 雨、洪涝、冰雹、台风等自然灾 害进行实时监测和预警，降低灾 害损失。
04
02
雷达气象学基础知识
电磁波传播原理
电磁波的传播速度等于光速 。
《雷达气象学》课件
目录
• 雷达气象学概述 • 雷达气象学基础知识 • 雷达气象学中的观测技术 • 雷达气象学中的天气现象分析 • 雷达气象学中的数值模拟技术 • 雷达气象学的未来发展与展望
01
雷达气象学概述
雷达气象学的定义与特点
雷达气象学定义
雷达气象学是一门研究如何利用雷达探测和监测气象要素和现象的学科。它利用雷达的发射波与大气中的目标 物相互作用，通过接收反射波来获取大气的状态和动态信息。
电磁波在传播过程中，电场 和磁场交替出现，且两者相 互垂直。
电磁波的传播方向与电场和 磁场的振动方向相互垂直。
电磁波的传播不受地球表面 曲率的影响，可以穿透电离 层和地表障碍物。
雷达工作原理
雷达教学教案模板
课时安排：2课时教学目标：1. 知识与技能：了解雷达的基本原理、工作原理及其在军事、气象、航空等领域的应用。
2. 过程与方法：通过实验、讨论、案例分析等方式，培养学生动手操作、合作探究和解决问题的能力。
3. 情感态度与价值观：激发学生对科学技术的兴趣，培养爱国主义情怀和科技创新意识。
教学重点：1. 雷达的基本原理和工作原理。
2. 雷达在各个领域的应用。
教学难点：1. 雷达信号处理技术。
2. 雷达系统的设计与应用。
教学准备：1. 教师准备：雷达原理演示课件、雷达应用案例分析、实验器材。
2. 学生准备：笔记本、笔、实验报告。
教学过程：第一课时一、导入1. 教师展示雷达实物或图片，激发学生学习兴趣。
2. 提问：同学们，你们知道什么是雷达吗？雷达有什么作用？二、新课导入1. 教师讲解雷达的基本原理，包括发射、接收、处理和显示等环节。
2. 学生通过课件了解雷达的工作原理，并尝试用简单的语言描述。
三、实验演示1. 教师演示雷达发射和接收信号的过程，让学生观察并思考。
2. 学生分组进行实验，验证雷达原理。
四、讨论与案例分析1. 教师提出问题，引导学生讨论雷达在军事、气象、航空等领域的应用。
2. 学生分享案例，分析雷达在实际应用中的优势与不足。
五、总结1. 教师总结本节课的主要内容，强调雷达原理和应用的要点。
2. 学生回顾课堂所学，提出疑问。
第二课时一、复习与提问1. 教师提问，检查学生对雷达原理的掌握情况。
2. 学生回答问题，巩固所学知识。
二、深入讲解1. 教师讲解雷达信号处理技术，包括信号调制、放大、滤波等。
2. 学生通过课件了解信号处理技术，并尝试分析雷达信号处理过程。
三、设计与应用1. 教师引导学生思考雷达系统的设计与应用。
2. 学生分组讨论，设计一个简单的雷达系统，并尝试解决实际问题。
四、实验与成果展示1. 学生分组进行实验，验证雷达系统设计。
2. 各组展示实验成果，分享设计思路和心得。
五、总结与反思1. 教师总结本节课的主要内容，强调雷达系统设计与应用的要点。
雷达教学教案模板范文
一、教学目标1. 知识目标：- 了解雷达的基本原理和功能。
- 理解雷达在军事、气象、交通等领域的应用。
2. 能力目标：- 培养学生的观察能力和分析能力。
- 提高学生运用雷达知识解决实际问题的能力。
3. 情感目标：- 激发学生对科学技术的兴趣和好奇心。
- 增强学生的爱国主义情感和民族自豪感。
二、教学重点1. 雷达的基本原理。
2. 雷达在各个领域的应用。
三、教学难点1. 雷达信号的接收与处理。
2. 雷达在实际应用中的技术难点。
四、教学准备1. 教学课件：包括雷达的基本原理、应用案例等。
2. 实物或模型：雷达模型、相关设备等。
3. 多媒体设备：投影仪、电脑等。
五、教学过程（一）导入新课1. 通过图片或视频展示雷达在军事、气象、交通等领域的应用，激发学生的学习兴趣。
2. 提问：同学们，你们知道什么是雷达吗？雷达有什么作用？（二）讲授新课1. 雷达的基本原理：- 介绍雷达的起源和发展历程。
- 解释雷达的工作原理：发射电磁波，接收反射回来的信号，从而探测目标。
- 分析雷达信号的接收与处理过程。
2. 雷达的应用：- 军事领域：介绍雷达在防空、导航、侦察等军事行动中的应用。
- 气象领域：讲解雷达在气象预报、台风预警等气象工作中的重要作用。
- 交通领域：说明雷达在交通安全、交通管理等方面的应用。
（三）课堂练习1. 展示雷达应用案例，让学生分析雷达在这些案例中的作用。
2. 分组讨论：如何利用雷达技术解决实际问题。
（四）课堂小结1. 总结雷达的基本原理和应用领域。
2. 强调雷达技术在现代社会的重要性。
（五）课后作业1. 查阅资料，了解雷达的最新发展动态。
2. 结合所学知识，设计一个利用雷达技术的创新项目。
六、教学反思1. 课堂气氛活跃，学生积极参与讨论，达到了教学目标。
2. 部分学生对于雷达信号的接收与处理过程理解不够深入，需要在后续教学中加强讲解。
3. 可以通过实验或参观雷达设施等方式，让学生更直观地了解雷达技术。
雷达教案[新]
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雷达教案一、教学目标1.了解雷达的基本原理和工作方式；2.掌握雷达的应用领域和发展历程；3.学会使用雷达进行目标探测和跟踪；4.培养学生的实验操作能力和团队合作精神。
二、教学内容1. 雷达的基本原理和工作方式1.雷达的定义和分类；2.雷达的基本原理和工作方式；3.雷达的主要组成部分和功能。
2. 雷达的应用领域和发展历程1.雷达的应用领域和重要性；2.雷达的发展历程和现状；3.雷达技术的未来发展趋势。
3. 雷达的目标探测和跟踪1.雷达的目标探测原理和方法；2.雷达的目标跟踪原理和方法；3.雷达的信号处理和数据分析。
4. 雷达实验操作和团队合作1.雷达实验操作流程和注意事项；2.雷达实验数据处理和分析；3.雷达实验报告撰写和展示。
三、教学方法1.讲授法：通过讲解理论知识，让学生了解雷达的基本原理和工作方式；2.实验法：通过实验操作，让学生掌握雷达的目标探测和跟踪技术；3.讨论法：通过小组讨论，促进学生之间的交流和合作，培养团队合作精神。
四、教学过程1. 雷达的基本原理和工作方式1.雷达的定义和分类：通过讲解雷达的定义和分类，让学生了解雷达的基本概念和分类方法；2.雷达的基本原理和工作方式：通过讲解雷达的基本原理和工作方式，让学生了解雷达的工作原理和基本组成部分；3.雷达的主要组成部分和功能：通过讲解雷达的主要组成部分和功能，让学生了解雷达的各个部分的作用和功能。
2. 雷达的应用领域和发展历程1.雷达的应用领域和重要性：通过讲解雷达的应用领域和重要性，让学生了解雷达在军事、民用等领域的重要性；2.雷达的发展历程和现状：通过讲解雷达的发展历程和现状，让学生了解雷达技术的发展和现状；3.雷达技术的未来发展趋势：通过讲解雷达技术的未来发展趋势，让学生了解雷达技术的未来发展方向和趋势。
3. 雷达的目标探测和跟踪1.雷达的目标探测原理和方法：通过讲解雷达的目标探测原理和方法，让学生了解雷达的目标探测技术；2.雷达的目标跟踪原理和方法：通过讲解雷达的目标跟踪原理和方法，让学生了解雷达的目标跟踪技术；3.雷达的信号处理和数据分析：通过讲解雷达的信号处理和数据分析，让学生了解雷达信号处理和数据分析的方法和技术。
雷达基础教案
雷达基础教案教案标题：雷达基础教案教案目标：1. 了解雷达的基本原理和应用领域；2. 掌握雷达系统的组成和工作原理；3. 能够解释雷达中常用的术语和符号；4. 能够设计简单的雷达系统。
教学重点：1. 雷达的基本原理和应用领域；2. 雷达系统的组成和工作原理；3. 雷达中常用的术语和符号。
教学难点：1. 雷达系统的组成和工作原理；2. 雷达中常用的术语和符号。
教学准备：1. 雷达相关的教材、参考书籍和资料；2. 电子白板或投影仪；3. 演示雷达系统的模型或实物。
教学过程：Step 1: 引入（5分钟）介绍雷达的基本概念和应用领域，引发学生的兴趣和好奇心。
可以通过展示一些雷达应用的实例或视频来激发学生的学习兴趣。
Step 2: 讲解雷达的基本原理（15分钟）讲解雷达的工作原理，包括发射器、接收器、天线和信号处理等基本组成部分。
解释雷达是如何通过发射和接收电磁波来探测目标的。
Step 3: 介绍雷达中常用的术语和符号（15分钟）解释雷达中常用的术语和符号，如雷达截面积、脉冲宽度、回波信号等。
通过实例和图示来帮助学生理解这些概念。
Step 4: 分组讨论和设计（20分钟）将学生分成小组，让他们自行讨论并设计一个简单的雷达系统。
要求他们考虑系统的组成、工作原理和应用场景，并展示他们的设计思路和结果。
Step 5: 总结和展望（5分钟）对本节课的内容进行总结，并展望下一节课的学习内容。
鼓励学生积极参与讨论和提问，激发他们对雷达技术的兴趣和探索欲望。
教学延伸：1. 鼓励学生进一步研究雷达技术在不同领域的应用，如气象雷达、航空雷达等；2. 组织学生参观雷达实验室或相关企业，亲身了解雷达技术的发展和应用。
教学评估：1. 在课堂上观察学生的参与情况，包括讨论和设计过程中的表现；2. 布置小组作业，要求学生撰写一份简单的雷达系统设计报告，评估他们对雷达基础知识的理解和应用能力。
教学反思：根据学生的学习情况和反馈，及时调整教学策略，确保教学目标的达成。
《雷达气象学》幻灯片
高仰角的多普勒径向速度场 〔a〕暖平流(顺转)南京 (b)冷平流(逆转)
(二)锋面和切变线系统
在测站东南，多 普勒径向速度零值出 现在测站的南半边中， 锋前风向随高度作顺 时针转变〔Ｓ形〕， 风速随高度增加。而 锋后风向随高度作时 针转变〔反S〕，风速 随高度增加。
暖锋或暖切变的识别
暖切变的多普勒径向速度场
(a)暖切变位于测站以南 (b)暖切变位于测站以北
暖切变多普勒径向速度场分布特征
(1)多普勒径内速度分布大体具有对称性，东北和北方 为远离区，西南方为朝向区
当风速随高度保持不变时，各种颜色的多普勒速度带都收敛 于显示区的中心〔即雷达所在处〕。多普勒速度零值带的曲率 说明了风向随高度的变化。
风向随高度逆转风产生一个反型S的零值带
风向随高度顺转风产生一个S型的零值带
当风向随高度先顺转后逆转时，S 型带随雷达距离的增加〔高 度增加〕而转变为反S带。
风向随高度顺转
风向假设在所有高度上保持一致，那么多普勒速度图象总有一条 直的零值带，图象的其他局部就反映了风速的垂直廓线。
风速假设不随高度变化，是个非零常数，那么多普勒速度的极值便 由显示区边缘向内延伸到中心雷达位置〔地面〕，因此，表示所有 其他多普勒速度值的颜色必须收敛于中心点.
当地面风速小于最大〔但仍大于零〕时，那么相应于小于或等于地 面风速值的风速的颜色那么会聚在图象的中心，那些相应与较大速 度的颜色那么向中心会聚但并不到达中心。当地面风速为零时，只 有相应与零值速度的颜色穿过中心。
雷达气象学教学大纲
《雷达气象学》教学大纲教学目的雷达气象学是利用天气雷达，进行大气探测和研究雷达波与大气相互作用的学科，它是大气物理学、大气探测学和天气学等共同研究的一个分支，是大气科学各专业本科生的专业基础课。
雷达气象学的主要内容包括雷达探测基础理论、雷达回波信息应用和雷达探测技术三部分。
雷达探测基础理论包括云和降水粒子对雷达波的散射；微波经过大气、云和降水粒子时的衰减；气象条件对雷达波传播的影响，如大气折射、大气不均匀结构的散射等。
雷达回波信息应用方面包括雷达定量测量降水量和云中的含水量；雷达回波在云和降水物理探测以及天气分析预报上的应用；多普勒雷达和各种新型雷达在三维流场、降水粒子谱、晴空回波、大气湍流等探测研究中的应用。
雷达探测技术方面包括各种气象雷达资料的处理和传输等。
基于气象目标物（如云、雾、雨、雪、雹等）对电磁波的散射和吸收，天气雷达能够获得各种天气现象的物理状态及其演变的资料，目前已成为大气科学研究和日常气象业务中广泛应用的一种重要探测工具，特别是在研究降水的形成，分析中小尺度天气系统，警戒风害和冰雹相伴随的灾害性强对流天气等方面具有非常重要的意义。
近些年来天气雷达技术发展非常迅速，雷达气象学的研究领域也得到很大的拓广。
天气雷达在经历了常规天气雷达、数字化天气雷达后，已进入多普勒天气雷达时代。
国内新一代天气雷达系统布网投入气象业务使用，标志了我国天气雷达技术进入一个新的阶段，同时也大大促进了国内雷达气象学的研究。
多普勒天气雷达在雷达探测理论的研究由偏重于降水质点后向散射的研究拓宽到散射的多普勒特性研究、偏振散射的研究、多波长特性研究及侧向散射特性的研究。
另外新的雷达探测技术不断地发展，双偏振雷达技术，多基地探测技术，快速扫描技术等进一步的研究也逐渐纳入气象业务，这必将会给带来更多的信息。
《雷达气象学》的教学使学生能够熟悉天气雷达的硬件组成和探测基础理论；掌握雷达定量测量降水的原理和方法，掌握雷达回波强度和速度等资料在冰雹云、暴雨、飑线、台风和锋面等不同天气系统探测中的应用。
第四章雷达气象方程
2. 增益G的讨论 我国新一代天气雷达(S波段)的G≥44dB(约 2.5万)
§2 云及降水的雷达方程
四. Rayleigh scattering的雷达气象方程 1. Probert-Jones1961年推导的方程
64
5
4
3
m 1 m2 2
2 2
2
0
n(r )r 6 dr
2 2
4. 目标散射回天线处的后项散射能流密度
S s ( )
4 R
Pt G
2 2
§1 单个目标的雷达方程
5.天线有效截面
设:接收机与天线匹配时输向接收机的最大功率为Pr max 在天线主轴方向到达天线的能流密度为S S ( ) 则:天线有效截面定义为: Ae Pr max S S ( )
f ( , )
E ( , ) Emax
1
2. 天线发射点上与波束轴线成一定角度方向上 的能流密度
S ( , ) S max f ( , )
2
§1 单个目标的雷达方程
3. 天线辐射强度不均匀分布时的雷达方程
Pr
4
PG t
2 3
2 4
R
f ( , )
处的云及降水粒子的总数，而不是单位体积内的粒子数。 离雷达等距离的那些粒子 存在脉冲长度，距离不等的粒子也可能同时到达天线？ 波束有效照射深度： 定义：只有在波束中距离R到R+h/2范围内的那些粒子散射 的回波，才能在同一时刻到达天线，称h/2为有效照射深度。
§2 云及降水的雷达方程
3. 波束有效照射深度
二. 天线辐射强度分布
情况一、天线辐射强度在两半功率点间均匀分布
民机通信导航与雷达 第六章 气象雷达
❖三、气象雷达的基本工作原理
（一）气象雷达对目标的探测
1．目标对雷达信号的反射 ➢机载气象雷达之所以选择频率为9300—9400MHZ范围内 的Ｘ波段的信号，其基本原因之一就是因为雨区及其它空中降 水气象目标能够对这一波段的信号产生有效的反射。
➢不同气象目标对雷达信号的反射程度,还与它们本身的含水密 度及状态等有关
图6-3 机载气象雷达系统
❖（一）雷达收发组
➢结构：由雷达发射机和雷达接收机两部分基本电路组成
➢作用：雷达发射机用于产生强力的、周期性的微波脉冲信号 雷达接收机用于接收和处理由天线接收的雷达回波信号
➢机载气象雷达的工作频率为9333，9345或9375MHz。这 一波 段属于Ｘ波段。由于雷达的工作波长仅为3.2cｍ，所以雷达发 射电路及接收电路中的高频部分是由各种微波器件组成的 ➢雷达收发组总是安装在尽量靠近天线的位置，例如前设备舱 或机鼻罩内，以尽可能缩短连接波导的长度。
➢为了探测飞机航路前方及其左右两侧 的气象情况，气象雷达天线在一定范围 内进行往复方位扫掠。通过天线的周期 性方位扫掠，雷达就可以探测这一方位 范围内被波束所依次照射到的目标。气 象雷达对目标的上述探测过程如左图
❖（二）气象雷达对目标距离的测定
➢雷达天线所辐射的电磁波是以光速c在空中向前传播的。在气象 雷达中，通过度量所接收到的目标回波信号与发射脉冲之间的时 间间隔，就可以确定目标相对于飞机的距离。
➢雷达发射机产生周期性射频脉冲信号，经由波导系统输往天线 辐射。天线所接收的空中气象目标及其它目标的回波，经由波导 系统输入到接收机进行放大及其它处理。
❖（二）地图工作方式
地图方式是各型机载气象雷达所共有的一个基本工作方式， 在苏式雷达中称为“观察”方式。
雷达观测教案设计方案模板
课时安排：2课时教学目标：1. 让学生了解雷达的基本原理和功能。
2. 培养学生观察和分析雷达信号的能力。
3. 提高学生运用雷达技术解决实际问题的能力。
教学重点：1. 雷达的基本原理和功能。
2. 雷达信号的观察和分析。
教学难点：1. 雷达信号的识别和解析。
2. 雷达技术在实际问题中的应用。
教学准备：1. 雷达设备（或模拟器）。
2. 雷达信号处理软件。
3. 相关教材和参考资料。
教学过程：第一课时一、导入1. 通过视频或图片展示雷达在军事、民用领域的应用，激发学生的学习兴趣。
2. 引导学生思考雷达的基本原理和功能。
二、讲授新课1. 雷达的基本原理：- 雷达的工作原理。
- 雷达的组成部分。
- 雷达的分类。
2. 雷达的功能：- 距离测量。
- 速度测量。
- 目标识别。
三、实验操作1. 学生分组，每组配备一台雷达设备（或模拟器）。
2. 学生按照指导书进行雷达信号的发射、接收和显示操作。
3. 学生观察雷达信号，了解雷达信号的基本特征。
四、课堂小结1. 回顾本节课所学的雷达基本原理和功能。
2. 强调雷达信号的观察和分析的重要性。
第二课时一、复习导入1. 回顾上节课所学的雷达基本原理和功能。
2. 提出本节课的学习目标：雷达信号的识别和解析。
二、讲授新课1. 雷达信号的识别：- 雷达信号的类型。
- 雷达信号的频率、幅度、相位等参数。
2. 雷达信号的解析：- 雷达信号处理的基本方法。
- 雷达信号处理的应用。
三、实验操作1. 学生分组，每组配备一台雷达设备（或模拟器）和雷达信号处理软件。
2. 学生根据实验指导书进行雷达信号的采集、处理和分析。
3. 学生利用雷达信号处理软件对采集到的信号进行识别和解析。
四、课堂小结1. 回顾本节课所学的雷达信号识别和解析方法。
2. 强调雷达技术在实际问题中的应用。
教学评价：1. 课堂表现：观察学生的课堂参与度、提问和回答问题的积极性。
2. 实验操作：检查学生的实验操作能力，如设备操作、数据处理等。
雷达教案
绪论一．雷达RADAR：无线电侧向和测距全称为：Radio Detection and ranging二．出现时间：二战期间，英国20世纪40年代后期用于商船三．应用：航空航天航海港口引航等四．分类：港口雷达.用雷达.军用雷达等第一章：雷达基本工作原理§1.1 雷达测距和侧位原理1.测距原理：利用无线电波的特性（微波直线匀速传播.遇物会产生反向回波），只要测得雷达往返与目标所用的时间△t，根据公式，求的目标距本船距离SS=C×△t/2 △t为雷达接收到回波时刻与发射时刻的差。
S=C×（t2-t1）/2 S为海里固得出的单位需换算1海里=1852米C为雷达波束传输速度单位为3×108 m/s△t单位为微妙（μs）1s=106μs有上述公式可得1nm所用的时间为12.3μs，在△t=1μs时，可知距离为150m。
﹡测距的实质时侧时间------侧距离由此可得6′=12.3μs×6=73.8μs（74μs）12′=12.3μs×12=147.6μs（148μs）由以上可得出该变量程的实质是改变“扫描速率”。
2.扫描线长短（时间）：实质：电波往返时间△t是显示器荧光屏上的时间扫描线加以测量。
屏上的径向亮线（扫描线）是在天线向外发射脉冲时刻开始的，由荧光屏中心出发匀速扫描到边。
扫描速率的大小快慢拒绝与量程大小。
因次可知：在不同量程档，扫描线代表时间长短不同，也即扫描快慢不同。
3.侧向原理：采用定向收发的特殊天线，同时又由方位同步系统，保证了屏上扫描线与天线同步旋转。
IMO规定：天线转速不低于12r/m§1.2 雷达的基本组成雷达的基本组成框图二．各部分组成及作用：1.雷达电源：将船电变成雷达各部分所需要的中频交流电。
2.定时器：又称为触发脉冲发生器，每隔一定时间（t）产生一个尖脉冲去控制发射机触发脉冲发生器开始发射的时刻和显示器开始扫描的时刻要同时进行，并保持严格同步。
2-4天气预报
据了解，我国目前有各类气象指数50余个，其中直接与健康有关的占四
分之一。这些指数涉及衣食和住行等许多方面，并呈现出明显的季节性。
中国天气网网址：/
气象谚语：气象谚语是以成语或歌谣形式， 在民间流传的有关气象变化的经验。
气象谚语
1.燕子低飞蛇过道，大雨不久要来到。
、 气象雷达、 气象站 等。 2.天气预报风发布途径主要有：报纸
电话（12121） 、 手机短信 等。
、广播
、电视
、
3.天气预报的制作过程： 搜集信息 、 分析信息 、 传递信息 。
4.你知道哪些关于气象的谚语（至少3条）：
课外作业：
利用课余时间，上网搜集有关气象的科学小常识，
每人办一份“气象科普小报”。 要求：1.报纸设计样式课参照课本36页内容。 2.搜集的资料要进一步整理、精简，选择适合的。 3.形式新颖，图文并茂。
2.久晴大雾必阴，久雨大雾必晴。 3.天上钩钩云，地上雨淋淋。 4.朝霞不出门，晚霞行千里。 5.今冬麦盖三层被，来年枕着馒头睡。
九九歌
一九二九不出手。
三九四九冰上走。 五九六九河边看柳。 七九河开。 八九燕来。
九九加一九，耕牛遍地走。
课堂检测：
气象飞机 、 探空气球 、 1.气象资料的搜集工具主要有： 气象卫星 、
天气预报
渑池县尚德小学王云峰ຫໍສະໝຸດ 阅读：下雨了思考：
小蚂蚁为什么会觉得闷呢？
小乌龟为什么会流汗呢？燕子为什么要
低飞呢？
因为天快要下雨了。
讨论：生活中一些事物和现象可以用来预 报天气。
观察与分析
天气预报 http://ww tv1zhi /tia nqiyubao/ 23594.ht ml
雷达幼儿园教案
雷达幼儿园教案一、教学目标•了解不同季节的名称及特点；•学习并掌握阅读一张简单的气象图的方法；•发展幼儿的听说读写四种语言能力；•开发幼儿的观察力和分析能力。
二、教学准备•大型气象图1张；•棉花、剪刀、胶水、颜色笔等。
三、教学过程1. 导入引入本节课的主题：“天气与季节” 。
然后请所有学生坐直，手按膝盖，闭上眼睛想象一下自己喜欢什么季节，为什么喜欢这个季节，最喜欢在这个季节里做什么。
2. 学习阶段1.天气与季节的名字幼儿园教师先用大型气象图向幼儿介绍春、夏、秋、冬四个季节的名称及特点。
然后老师要求幼儿自己说出每个季节的名称和特点。
2.查看气象图教师让幼儿们看气象图，用手指找出不同的符号、线条和颜色，然后告诉幼儿每个符号、线条和颜色的含义。
3.作图幼儿园教师再用水平直线将白纸分为两部分，上面写上季节的名字，下面画出季节的特点，如:•春天：写上“采摘草莓、观赏花卉、放风筝”等特点；•夏天：写上“游泳、吃西瓜、放烟花”等特点；•秋天：写上“赏红叶、吃月饼、砍树果”等特点；•冬天：写上“打雪仗、滑冰、喝热巧克力”等特点。
3. 检查与总结幼儿园教师先提问幼儿们刚才学到了什么，然后请每个幼儿拿出自己的画，一一展示并讲解自己画的特点是什么。
其他幼儿可以在听讲后评价这位幼儿的画是否符合这个季节的特点。
4. 资源分享老师介绍一些可以让幼儿通过互联网了解更多关于季节和天气方面的知识的网站或手机应用程序，如“儿童气象网”，“magic master展示台”等。
五、课后延伸1.每周把学到的新词汇贴到墙上，练习拼音和朗读；2.寻找和季节相关的物品和玩具，让孩子们感受四季的不同；3.在户外进行一些季节性的活动，如去采摘草莓、拔河等；4.教室内或户外进一步寻找和研究气象标志和如何制作温度计、雨量计等。
六、教学评估教学评估通过观察幼儿对于气象图上符号含义的掌握以及绘制作品的完成水平进行评估，评估的具体项目包括：•是否能够正确指出气象图上所有符号、线条和颜色的含义；•是否能够独立绘制出各个季节的特点。
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（2）厘米波雷达的测雨能力
厘米波雷达的测雨能力和距离R的关系。 我们从分析气候统计资料和雷达气象方程两
方面讨论这种关系。
分析气候统计资料
近处探测到的N值 较大，即探测到降水机 会较多。随着探测距离 的增加，探测到降水机 会就愈来愈少(即N值随 距离增大而减少)，这 就说明雷达的探测能力 随距离增加而减小。
标准大气折射
应用测高公式，
HhRsin
R2 2Rm'
即可求出各个
方向不同阻挡仰角
时天线波束所到达
的最低高度H值。
2020/8/18
标准大气折射
5、雷达分辨率
定义：指两个目标物在雷达荧光屏上产生的 回波，能够区分开来的最小实际距离。
影响因子：脉冲长度、水平和垂直波束宽度、 接收机频带宽度。
分类: 从产生回波畸变的不同,分为径向和切 向分辨率两种。
HhRsin R2
2Rm'
•(二)测距误差引起的测高误差量程的2%， ±6km
•(三)天线高度h的误差所引起的测高误差一般没有误差
•(四)仰角误差引起的测高误差受此影响不大
•(五)大气折射引起的测高误差根B值有关
•(六)波束垂直方向宽度所引起的测高误差大约订正φ/2
•(七)旁瓣引起的测高误差在探测强对流云时要注意旁瓣引起的假回波
等射束高度图它考虑了雷达天线高度的情况，地球球 面及大气折射的影响．特别是它考虑了周围地物、地形对 雷达探测能力的影响。这对分析、使用雷达资料是个很有 用的工具。
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绘 制 地 （1） 物 阻 挡 图
标准大气折射
H sin 1
h
R2 2 Rm '
R
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（2）绘制 等射束高度图
2.Rma与 x P4tPArpmhin成正比，这说样 明强 对度 于的 I同 ，降若 P水 ， tAp， h大， Prmin 值小短 与的雷R达 ma就 x，大；R反 ma则 x之小。这个结们 论若 告能 诉提 我
2020/8/18
（1）径向分辨率
脉冲长度：可能会造成h/2的误差，但由于脉冲长度不随距离而改变，
因此不管有多大距离，h/2径向分辨率是不随距离改变的。
接收机频带宽度：由于接收机通频带有一定宽度ΔF，它就不能使经中放、
检波后得到的回波视频信号和原来的发射脉冲完全一样，回波脉 冲的后部会有一定的宽度Δτ=α/ ΔF， α为比例系数。
•(八)距离衰减引起的测高误差会使回波顶高度偏低，距离愈大，偏低愈明显 2020/8/18
3、测高误差
测高误差是存在的，而且有些 因子造成的测高误差还很大，但是 只要事先标定好雷达，认真细心进 行探测，那么绝大部分误差是可以 消除的，特别是在近距离，实际大 气接近标准大气时，测高精度是能 够保证的。
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6、雷达的探测能力
测雨雷达能够探测到多少云和
降水，能探测的最大距离是多少，
所能探测到的最大距离又与那些因
子有关
？
2020/8/18
（1）厘米波雷达的测云能力
据探测实践，日前我国使用的3cm、 5cm波长的的雷达在比较近的范围内能探测 到一些云滴较大、浓度较高的云。另外， 在测站附近10 km左右范围内探测到云的概 率很高。
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4、等射束高度图
雷达的探测能力不仅受雷达参数、各种衰减、折射和 降水云性质等因素的影响，而也受到雷站四周的高大建筑 物、山脉的影响，有的影响甚至相当严重。为了正确地使 用、分析雷达资料，具体地、定量地了解雷达站在各个方 向的探测能力。为此目的我们提出来了----等射束高度图。
等射束高度图：它就是在一定折射条件下，测站四周 由于地物阻挡，绘制的各个方向上、各种斜距下，波束中 心轴线能够到达的最低高度等值线图。
N与R的关系
回波量统计方法示意图
2020/8/18
从雷达气象方程分析
在雷达气象方程中，假定波束内完全被降水粒子 充满，不考虑降水粒子的衰减，则
1
Rmax
C14PPtrAmpinh
m2 12 m2 2
2 Z
Z200I1.6
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Rmax C1'4PPtrAmpinh2 I0.8
1.Rma与 x I0.成 8 正比，这个际 结探 论测 与资 实料是一致的。
荧光屏上的亮点直径：亮点有一定的直径，扫描线的位置应该在亮点中心，
最后一个回波的亮点有一半延伸在目标物的外面，会产生径向方向 的伸长。半个亮点的长度对应的实际距离是：2dRp/D。
脉冲长度与单个 目标202的0/8径/18向分辨率
脉冲宽度与降水区径向 分辨率的关系（对强降水）
脉冲宽度与降水区径向分 辨率的关系（对弱降水）
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标准大气时的测高公式
由于等效地球半径Rm’是真实地球半径Rm的4/3倍
HhRsin R2
17000
其中H、h、R都是以km为单位。
H h 1 0 0 0 R s in 0 .0 5 8 9 R 2
其中H、h是以m为单位， R是以km为单位。
2020/8/18
回波高度查算图的制作和应用
电子版（第二版）
2020/8/18
2020/8/18
2020/8/18
2020/8/18
2、回波高度查算图的制作和应用
为什么要做查算图？
HhRsin 2RR2m'
考虑到Rm’ 不能在雷达探测中直接得到， Rm’值与大气的温、压、湿的垂直分布有关，因 此在实际工作中往往先假定为标准大气，在求 得标准大气情况下的回波高度后，经过订正， 得到实际大气情况下的回波高度H值。
1. 先根据刚 才的第二个 公式利用已 知h，δ，R 值制作查算 图。
2.然后根据 观测到的h， δ，R值直 接查出标准 大气情况下 的H值。
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3、测高误差 ？
回波顶高是识别危险天气，分析降水系统强弱变化的一个重要参数
引起测高误差的原因主要有：
•(一)雷达设计精度造成的测高误差±200m
（2）切向分辨率
波束宽度：
会产生一个夸大的回波区 ，0.017Rθ。
电子束亮点直径：
降水区的前沿和后沿被夸大 ：d.Rp/Lp
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波束宽度与切向分辨率示意图
（3）总的径向和切向分辨率的变化特征
径向分辨率（单位：Km）
切向分辨率
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在实际应用中怎样考虑雷达分辨率？
①散射较弱的粒子的分辨率比散射较强的粒子的分辨率要高。 ②分辨率随量程、距离增大而降低。 ③一般情况下，径向分辨率比切向分辨率要高。 ④分辨率对大尺度天气系统的分析、预报不造成影响,对中、小 尺度天气系统的分析、预报会造成一定的影响。