广州S波段双线偏振天气雷达双通道一致性测试及分析

双线偏振天气雷达双通道的一致性,是新一代天气雷达双线偏振升级的技术关键。本文分别采用机外仪表和机内测试信号,测试分析了广州CINRAD/SA-D双线偏振雷达接收机双通道的一致性。结果表明:①接收机双通道的动态范围、噪声系数、强度定标等满足设计指标,但测试结果也存在一定的差异,导致偏振参量差分反射率因子ZDR和差分相移ΦDP产生误差,需要对这种差异进行定期检查和修正,以确保双通道一致性;②旋转关节对整个接收链路的信号幅度和相位一致性有影响,这种影响随着方位的变化呈现出一定的周期变化规律,因此随着双线偏振雷达的长期运行,方位旋转关节的影响不可忽略。     

测风雷达天线波瓣的测试与检调

雷达天线是雷达定向辐射和接收电磁能量的重要组成部分，其方向性是最关键的特性之一。雷达天线波瓣的测试与检调主要是对几个重要的天线特性参数——波瓣宽度（3dB主瓣宽度或半功率主瓣宽度）、旁瓣电平（旁瓣最大值与主瓣最大值之比）等参数的测试。本文综述了701测风系列雷达及GEF（L）Ⅰ型测风雷达的波瓣测试与检调。     

广州CINRAD/SA雷达双偏振升级及数据质量分析

介绍广州CINRAD/SA雷达双偏振升级改造后的主要性能指标,并以观测到的一次层状云降水过程为例,分析了降水强度ZH与差分反射率ZDR、差分相移率KDP的一致性,信噪比SNR与差分反射率ZDR、相关系数CC的关系以及ZDR系统偏差的稳定性,结果表明:弱降水的ZDR和KDP接近于0,随着ZH的增加均呈上升趋势;SNR<15 d B时,ZDR和CC受噪声影响很大,存在明显误差,业务中建议将SNR>15 d B作为双偏振产品的可用阈值;ZDR的系统偏差随时间变化保持稳定,变化幅度<0.2d B;KDP在CC<0.9时没有被计算和显示。     

CINRAD/SA雷达双偏振升级数据质量分析评估

广州CINRAD/SA雷达完成双偏振升级改造后,本文评估分析了其探测灵敏度、地物抑制能力以及差分反射率ZDR,差分相移Φ_(DP)、差分相移率K_(DP)及相关系数的数据质量,结果表明:双偏振升级后雷达灵敏度与升级前基本一致,地物杂波抑制效果有明显改善;ZDR系统偏差变化稳定,随Z的增长趋势与经验值一致,测量误差不超过0.2dB;Φ_(DP)的初始相位具有较好的稳定性,K_(DP)对强降水敏感,与强降水有很好的对应关系;相关系数能够很好地区分气象和非气象回波。     

双线偏振雷达天线辐射特性对差示反射率因子测量的影响

通过模拟分析,我们发现:由主瓣引起的水平和垂直偏振反射率因子dB数误差比旁瓣引起的同物理量dB数误差至少高一个数量级,并均与该点的反射率因子梯度有一定的相关性。主瓣引起的差反射率因子dB数误差有时可达到0.5 dB左右。这为今后对雷达天线的改进提供了依据。     

偏振雷达观测强对流雹暴云

根据偏振雷达原理,用C波段双线偏振天气雷达观测得到4例强对流雹暴演变过程的水平反射率ZH(dBZ)和差分反射率ZDR(dB)垂直剖面RHI定量回波资料,分析了这些雹云不同演变阶段的回波参量和偏振特性的关系,说明ZH、ZDR双参量对判别降雹有着明显优势,用雨滴谱的ZH-ZDR分布边界关系对这些雹云回波进行判别降雹分析,给出我国用偏振雷达观测和识别冰雹的研究结果。     

双线偏振天气雷达天线性能要求及其检测方法

双线偏振天气雷达天线性能的优劣将直接影响雷达探测能力和气象目标定量测量的精度。双线偏振雷达主要采用交替发射和双发双收两种模式,即水平和垂直线偏振波交替发射同时接收和同时发射同时接收两种形式。本文基于双线偏振天气雷达天线误差对气象目标探测精度影响的研究和分析,提出了双线偏振天气雷达天线性能要求及其检测方法,特别对如何在雷达工作现场利用太阳和专用信号源检测评估双线偏振天气雷达天线性能的方法进行了说明。     

基于预测的双线偏振天气雷达数据无损压缩算法

随着双线偏振天气雷达技术的发展,雷达提供的探测参量越来越多,数据精度不断提高。探测性能提升使得天气雷达数据量急剧增长,数据存储和传输是雷达网络化应用中需要解决的重要问题。数据压缩算法用于减小传输和存储的数据量,但通用的数据压缩算法并未充分考虑双线偏振天气雷达数据的特点。文中提出适用于双线偏振天气雷达数据压缩算法（DPRC）,使用径向预测减小天气雷达数据相关性,实现了天气雷达基数据的高效无损压缩。使用CSU-CHILL雷达数据和双线偏振改造后的CINRAD SA雷达对DPRC的算法性能进行评估,试验结果表明,DPRC较通用的压缩算法压缩率更高,适用于高分辨率双线偏振雷达数据无损压缩。      

椭球雨滴群旋转轴取向对双线偏振多普勒雷达参量影响的计算分析

以椭球粒子的电磁波散射理论为基础, 主要研究椭球雨滴群旋转轴在空间的取向特征, 建立粒子旋转轴空间取向与风场、 雷达天线仰角间的关系。在考虑粒子传输效应的情况下, 分析了旋转轴取向对双线偏振雷达探测参数ZDR和LDR的影响, 为提高双线偏振多普勒天气雷达观测资料的精度提供了理论依据。     

双线偏振多普勒天气雷达遥测降水强度和液态含水量的方法和精度研究

利用雨滴谱的Г分布和散射计算模式,研究了C波段双线偏振多普勒天气雷达遥测降水强度、液态含水量和识别降水粒子相态的方法,给出了利用反射率因子ZH、差分反射率因子ZDR、差传播相移KDP反演降水强度和液态含水量的三种公式以及这三个物理量的关系公式,并从雨滴谱的变化和雷达测量误差两方面比较了几种方法的测雨精度.结果表明:雨滴谱在很大范围变化时,利用ZDR和KDP可以很好地反演出降水强度和液态含水量,它受滴谱分布的影响不大,它的探测精度优于(ZH,ZDR)方法.单参数KDP方法优于传统的Z-R关系方法.同时给出的ZH与ZDR和KDP关系公式也基本不受雨滴谱变化的影响,它可以用于降水粒子相态的识别.双参数方法的测量误差主要来源于雷达测量ZDR和KDP的误差,特别是KDP的误差,改善KDP的测量误差是发挥双线偏振多普勒雷达探测降水强度或液态含水量潜力的关键.     

CINRAD／SA新一代天气雷达RHI／PPI扫描模式设计

中国新一代天气雷达CINRAD／SA，是以美国下一代天气雷达NEXRAD WSR-88D技术为基础进行研发的。由于NEXRAD雷达只支持体积扫描工作方式，需要对CINRAD／SA雷达系统进行改造，以实现RHI／PPI扫描工作方式。对CINRAD／SA雷达RHI／PPI扫描模式的系统设计和实现方法进行了讨论。     

CINRAD/SA Build 10新一代天气雷达软件系统的开发研制

CINRAD/SA雷达软件系统第10版（CINRAD Build 10）是北京敏视达公司为CINRAD/SA雷达系统开发研制的最新版软件系统.CINRAD Build 10软件系统对CINRAD Build 7软件系统进行了全面升级改造,CINRADBuild 7软件系统的缺陷错误得到改进,功能得到增强,特别是数据处理和气象产品生成算法全面更新为NEXRADBuild 10算法.CINRAD Build 10软件系统,无论是稳定性,还是生成气象产品的质量,以及软件的系统功能和易用性都有很大提高.     

CINRAD雷达站防雷设计改进及其科学依据

新一代多普勒天气雷达多布点在城郊的山头上,站址地质导电率低,雷达塔楼用钢筋混泥土代替钢架结构,防雷措施至关重要。早期建设的CINRAD/SA的防雷设计沿用美国WSR-88D雷达的单针方案,导致多次遭雷击故障。分析广州雷达多次遭雷击故障及当时天气背景,参考美国WSR-88D防雷评估报告,用理论结合实际的方法分析CINRAD/SA的防雷设计改进。得出以下结论,CINRAD雷达站防雷设计不适宜简单沿用WSR-88D雷达的单针方案,需要在天线罩四周增加3～4根避雷针,设备房还有必要增加金属屏蔽网连到防雷地网,形成不漏过任何细节的桶状保护网。     

早期CINRAD/ SB型雷达故障综合分析

基于中国新一代多普勒天气雷达(CINRAD)的故障率远高于WSR-88D雷达的故障率这一事实,汇总了早期出厂的舟山CINRAD/SB型雷达发生过的所有故障,分析了产生这些故障的原因,并进行统计分类(故障的原因分类、发生故障的单元分布、故障发生的时间段分布),简述了某些典型的排障过程。结果表明,只要在生产、安装、调试的所有环节中,全面提高工艺水平、完善设计,就能有效地降低我国新一代天气雷达故障发生率,提升我国大型电子设备的可靠性。     

CINRAD／SA雷达超折射回波抑制技术分析与应用

结合WSR-88D雷达地物杂波抑制原理和济南CINRAD/SA雷达的探测应用,分析了济南CINRAD/SA雷达超折射回波的时空分布特征及对基数据和导出产品的影响,介绍了如何根据雷达站的具体情况和气象条件的变化,进行CINRAD/SA雷达超折射回波抑制控制参数的设置。恰当的杂波抑制可显著改善基数据和下游产品质量,晴空模式可采用强等级杂波抑制,层状云降水区域受到超折射污染时,多普勒通道和监测通道可采用中等级抑制。对流单体受到超折射污染时,零速度线所在区域多普勒通道可采用中等级抑制,监测通道可采用强等级杂波抑制。     

提高新一代多普勒天气雷达产品数据质量的途径与方法

简要介绍和探讨利用CINRAD/SA/SB/CA/CB系列(统称WSR-98D)最新Build 10雷达软件系统提高气象产品数据质量的几种途径与具体实用方法,主要包括:生成正确的地物杂波滤波控制图,对速度数据进行退模糊处理,考虑地理地形环境对降水产品质量的影响,用实际测量降水数据对雷达估测降水产品进行调整和订正,正确设置使用局地环境数据。     

新一代天气雷达冰雹探测算法及在业务中的应用

利用新一代多普勒雷达资料，基于美国NEXRAD的新一代冰雹探测算法的主要思路，编写了冰雹算法的程序，利用该程序对16次观测到的冰雹个例进行了分析。结果表明冰雹探测算法对冰雹有比较好的识别能力，并且，针对误报率比较高的现象提出了解决的方法。     

新一代天气雷达轴角盒故障的分析处理

CINRAD/SA天气雷达在PPI扫描过程中天线来回摆动,导致雷达无规律出现方位扇形范围无回波,雷达不能正常发挥其有效作用。为查找故障原因,从新一代天气雷达伺服系统信号流程入手,结合雷达基数据分析软件,分析雷达天线运行轨迹,通过信号流程中关键点参数的测量和比较,发现问题出现在轴角编码盒方位环节,导致轴角盒串行方位轴角数据输出不连续,造成雷达无规律出现方位扇形范围无回波。通过对此类故障分析思路与处理经验的总结,对台站级雷达技术保障提供借鉴。     

CINRAD/SA雷达天线座动态故障分析

结合CINRAD/SA雷达天线的动态控制过程、结构特点与故障现象,从理论上清晰地分析了天线运行的基本过程,指出各CINRAD站经常、普遍出现的天线座动态故障的实质是雷达天线运行的实际动态速率和位置与RDA(Radar Data Acquisition)计算机给定雷达伺服控制系统的命令不匹配以及判断造成此类故障报警的雷达天线动态速率不匹配条件和位置不匹配条件,而后深入分析了雷达天线伺服控制结构中的D/A转换电路、速度比较电路等关键部件的工作状态,最后总结了排查此类故障的驱动链路检查、滑环维护方法、伺服电机检测方法等,从而为CINRAD/SA雷达天线故障的现场维护和维修提供参考。     

CINRAD/SA雷达故障统计分析

对石家庄CINRAD/SA雷达运行1年的故障情况进行了统计分析。介绍了常见告警信息,故障现象及处理办法。通过对雷达开机日数、故障日数、损坏器件情况、故障发生部位、告警信息、以及与环境温度的相关性分析,认为CINRAD/SA雷达运行状态与网络保障、计算机状况、环境温度等环境因素密切相关。现场的运行环境对CINRAD/SA雷达的运行状况影响较大。CINRAD/SA雷达发射机和天线控制系统故障较多,是日常维护的重点。为保障雷达正常运行,加强CINRAD/SA雷达网络安全管理、采用高性能计算机、做好雷达维护工作、保障良好的机房环境非常重要。