天气雷达数字视频积分器(DVIP)的精度分析与优化

"这篇论文探讨了天气雷达数字视频处理器（Digital Video Integrator, DVIP）的积分精度问题，这是在1993年由袁立功发表在气象科学期刊上的一篇自然科学论文。DVIP相对于模拟视频积分器具有更高的稳定性和可靠性，并能与计算机集成，因此在当时的天气雷达系统中广泛应用。文章主要关注如何根据回波功率测量的需求设计或评估DVIP的积分精度，并提出了计算积分精度的公式。此外，通过在坐标转换后对落在网格内的雷达回波数据进行平均，可以提高近距离的平均回波功率估计精度。" 在1960年代以来，由于需要消除降水回波的波动以获取准确的回波功率，天气雷达开始配备视频积分处理器，而DVIP因其优越性能逐渐成为主流。设计和评估DVIP时，积分精度至关重要，因为它直接影响到雷达对回波强度的测量。考虑到气象目标如云和降水的回波变化范围广泛，通常采用大动态范围的对数接收机处理。论文集中讨论了处理对数回波信号的DVIP积分精度。 文献引用表明，当独立样本数Ni达到10以上时，平均回波强度的误差可以用±1.96edB（95%的信度区间）来表示。这个误差由平均回波强度的标准差a和未平均回波强度的标准差d以及常数0.57dB决定，公式为a = -0.57dB / sqrt(Ni)。这里的Ni是有效独立样本数，对于进行方位扫描的天线，DVIP的有效独立样本数通常是距离平均有效独立样本数的函数。 论文作者通过推导出DVIP积分精度的公式，提供了一种方法来计算现有DVIP的积分精度，并且通过在坐标转换后对数据进行平均，特别是在近距离，能够显著提高平均回波功率的测量精度。这种方法对于实际应用具有很高的价值，可以帮助改进天气雷达系统的性能和数据质量，从而更准确地监测和预报气象现象。