CINRAD/SC天气雷达系统“太阳法标校”数据修正问题研究

提出CINRAD/SC天气雷达系统的“太阳法标校”数据中含有比较明显的随机误差分量,建议这类数据不宜直接作为调整天线电轴空间指向读数的依据。通过对CINRAD/SC天气雷达系统“太阳法标校”数据生成步骤的分析结果表明：引起“太阳法标校”数据误差的主要因素是“时间错位”。根据这种 “时间错位误差”的产生原理,提出了消除这类误差的方法和步骤,并给出了相应的计算公式。以“时间错位误差”修正后的“太阳法标校”数据作为依据来调整天线电轴指向,将有助于新一代天气雷达系统定向精确度的提高。     

雷达故障和标校错误导致的异常回波分析

利用CINRAD/SA雷达与探空实况资料对2013年4月3日和7月3日石家庄雷达的异常回波进行了分析,发现由于雷达伺服系统故障,扫描线方位角出现错位,形成了2013年4月3日的"丝状"回波;2013年7月3日的异常回波中包含云的回波和超折射回波,出现1.5°回波面积大于0.5°的原因是由于维修人员在4月6日利用太阳法进行雷达波束指向标校时没有准确校时,使用了错误的计算结果对雷达系统进行标校所致。给出了利用太阳法标校雷达方位角和仰角的相关参数的算法,并对故障现象进行了模拟。指出雷达硬件故障和系统标校错误导致的异常回波直接影响预报员对天气系统发生、发展的分析和判断,提出了"丝状"回波的数据质量控制方法,建议为雷达站配备高精度的授时设备。为超折射回波的识别及雷达运行保障提供经验和科学依据。     

一种天气雷达天线指向自动检测技术

目前主流业务天气雷达天线指向精度指标为0.1°,实际天线指向精度主要用太阳作为辐射源进行检测。其主要不足是实施太阳法检测雷达需停止正常的业务运转,不能实现自动在线检测,通常业务雷达每月检查一次。目前的大部分业务天气雷达系统内尚无天线指向的自动在线检测办法,而天气雷达是7×24 h的工作模式。产生天线角码的伺服系统包含机械传动装置和电子系统,部分故障导致业务雷达系统天线角码数据误差超过指标,且用户不知情的情况时有发生。提出了一种用激光探测器精度为0.05°的自动在线检测天线角码数据的方法,能满足业务需求,可有效保障带有天线罩的业务天气的雷达角度数据质量。     

天气雷达天线座水平度检测方法改进

从实际检测工作中发现.使用传统方法对CINRAD/SC天气雷达天线座水平度进行检测,在普通基层雷达站其可操作性比较差,检测结果中含有比较明显的误差成分,不够准确.针对该问题,提出了具体的改进措施,并且给出对检测数据的修正方法和处理方法.用改进的天线座水平度检测方法和数据处理方法,可使得CINRAD/SC天气雷达天线座水平度的检测过程大大缩短并且容易实施,经过数学处理后的结果更加真实.其他类型天气雷达的天线座水平度检测及检测结果的处理.也可以借鉴本方法来进行.     

气象卫星接收天线标校技术及应用

在过去的几十年中,我国气象事业的不断发展,中国风云气象卫星完成了从试验应用型向业务服务性的不断转型,因此对于卫星信号接收天线的可靠性和指向精度要求越来越高。目前用于接收风云系列极轨气象卫星下行信号的天线主要有12m和4.2m天线,其具有动态特性高、波束宽度窄等特点,因此需要在天线安装和运行期间对天线的轴系误差进行精确的标定和校准。本文在传统标校方法的基础上,提出了利用太阳进行的误差标校技术,进一步降低了标校环节的复杂程度,提高了标校精度。     

CINRAD/SC雷达观测参数合理配置问题研究

中国产CINRAD/SC新一代天气雷达的脉冲重复频率、脉冲采样数和天线扫描转速这3个观测参数均可由雷达使用者自行配置。雷达观测实践表明,这3个观测参数配置得正确、合理与否,将直接影响到雷达获取的基数据资料质量的优劣,进而可影响到雷达导出产品的质量。通过理论分析,得到了天气雷达脉冲重复频率、脉冲采样数和天线转速这3个可配置观测参数科学合理的配置规律。以此作为CINRAD/SC天气雷达相关参数的配置依据,获取的基数据质量可以得到提高。     

CINRAD/SC雷达观测参数合理配置问题研究

中国产CINRAD/SC新一代天气雷达的脉冲重复频率、脉冲采样数和天线扫描转速这3个观测参数均可由雷达使用者自行配置。雷达观测实践表明,这3个观测参数配置得正确、合理与否,将直接影响到雷达获取的基数据资料质量的优劣,进而可影响到雷达导出产品的质量。通过理论分析,得到了天气雷达脉冲重复频率、脉冲采样数和天线转速这3个可配置观测参数科学合理的配置规律。以此作为CINRAD/SC天气雷达相关参数的配置依据,获取的基数据质量可以得到提高。     

新一代天气雷达回波强度自动标校技术

回波强度标定技术直接关系到定量测量的准确度,是新一代天气雷达组网定量测量的基础,是提高天气雷达探测精度的重要手段。简要介绍了新一代天气雷达系统的回波强度自动标校技术,并以CINRAD/CC雷达为例,对新一代多普勒天气雷达(CINRAD/CC)自动标校的技术原理作了详细分析,对其在自动标校中采用的DDS(Direct Digital Synthesis)技术以及标校技术的实施方法作了具体的介绍,对其回波强度自动标校的准确度进行了测量,给出了系统自动标校的实际检验结果。结果表明该系统发射参数、接收参数在出现较大变化时,能保证回波强度的测量准确度在1 dB以内。还对影响自动标校准确度的因素作了分析。     

CINRAD/SC新一代天气雷达回波地物检测与校正方法探讨

文章提出了一种基于CINRAD/SC新一代天气雷达地物回波强度和速度数据的质量检测方法。通过采集天气雷达按统一的参数进行标定后的晴空标准地物回波强度作为模版,与实时采集的回波强度进行比较和误差分析,以及通过移相来自动检测速度数据理论值和实测值的误差大小,对回波强度数据和速度数据质量进行检测和校正,以此来实现对天气雷达探测精度的提高。     

求当天太阳的视赤纬和时差

为了提高天气雷达回波位置的测量精度,每年至少需对雷达天线进行一次电轴标定。到目前为止,利用太阳轨迹法进行电轴标定的精度最高。但是决定太阳轨迹的两个重要参数:当天历书时零时的太阳视赤纬和时差只能在当年的《天文年历》中才能查到,无法用公式直接求出。这给我们每年的电轴标定带来不少困难。就此本文利用文献的修正值之间的相对关系,提出一种新的计算方法来求出当天太阳的视赤纬和时差。其精度足够满足对雷达天线电轴标定的要求。     

基于SYSCAL方法的天气雷达反射率因子在线标定技术

CINRAD天气雷达采用了一种基于SYSCAL的反射率因子在线标定技术,能够在雷达运行中动态检测和校正发射和接收通道的性能变化导致的反射率因子测量偏差,且标定具有良好的性能和时效。通过理论推演详细解析了CINRAD天气雷达反射率因子在线标定的原理,介绍了其在CINRAD/SA天气雷达中的技术实现方式和相应的标定方法及由来。以武汉CINRAD/SA天气雷达的一次在线标定为例对标定实效进行检验和分析,指出了CINRAD天气雷达反射率因子在线标定技术中存在的一些问题。掌握天气雷达反射率因子在线标定原理和技术,对于正确实施标定,保证回波质量和提高雷达故障诊断分析能力,十分必要。     

CINRAD/SA雷达闪码故障分析和排查方法

天线伺服系统是CINRAD/SA天气雷达的重要组成部分,大部分组件长期处于机械运转中,且线路复杂,是雷达系统中故障率较高的部分,其中,闪码故障发生概率较大。本文对2007—2013年全国CINRAD/SA雷达站收集的68个闪码故障案例进行统计分析,结果表明,电机、旋转变压器、汇流环、轴角编码盒、光纤链路、数字控制单元等环节均有可能导致闪码。结合CINRAD/SA雷达伺服系统天线角码信号流程和关键点的参数特征,对可能导致雷达闪码故障的所有环节逐个进行分析,归纳总结出CINRAD/SA雷达出现此类故障的排查方法,并从收集的案例中选取5个典型个例展开分析。通过统计样本案例的故障归属,提出轴角闪码时检测部件的先后顺序,为各台站快速排除雷达闪码故障提供了思路,对解决其他天线伺服系统故障也有一定的借鉴意义。     

CINRAD/SB雷达回波强度定标调校方法

回波强度定标和调校方法是保障CINRAD/SB回波强度测量精度的关键技术,方法不当会导致回波强度测量误差增大,直接影响雷达定量估测降水产品的可靠性。为了满足回波强度测量误差在±1 dBZ范围内的技术要求,根据雷达气象方程,通过对CINRAD/SB接收机测试通道、主通道、天馈系统相关影响回波强度测量误差的因素进行分析,提出了从接收机动态范围和雷达参数调整、线性通道增益定标目标常数定标,到测试通道参数调整的回波强度定标工作流程。总结出以线性通道增益定标目标常数定标为基准,采用测试通道参数测量法或基准法调校,以保证发射功率和接收机动态范围变化导致的回波强度测量误差得到在线实时校正,提高了CINRAD/SB回波强度测量精度。从接收机测试通道、主通道、天馈系统及发射功率4个方面,给出了回波异常的分析和诊断流程。并提出在接收机保护器前端增加机外信号注入口和定标信号功率检测功能,以利于机内外回波强度定标对比校准和消除测试通道参数变化导致回波强度测量误差的建议。     

CINRAD/SA天气雷达伺服系统特殊故障分析

CINRAD／SA天气雷达投入业务运行以来，在雷达天伺系统出现了较多的特殊故障。从连云港等多个CINRAD／SA雷达中，选取该型号雷达由天伺系统造成PUP图像产品异常的特殊故障，通过使用RDASOT测试程序、测量电机测速反馈电压、分析雷达基数据等方法，分析其故障的成因。     

基于故障树的CINRAD/SA雷达故障诊断系统

通过分析目前我国新一代天气雷达的维修保障现状,提出利用雷达故障诊断系统来辅助和代替传统的雷达故障诊断手段,以达到缩短故障维修时间、规范维修维护方法和提高维修效率的目的。论文以CINRAD/SA型号的天气雷达为对象,通过对CINRAD/SA天气雷达系统结构的深入研究,结合雷达现有的故障定位功能,确定了故障信息的采集方式;收集和分析了2002—2014年期间近70部CINRAD/SA雷达相对完整的故障维修案例,基于故障树分析法(FTA)建立了雷达故障树,并以发射机子系统为例,进行了故障树的定性分析和定量分析,得到初始数据。在分析和研究的基础上,开发了"CINRAD/SA天气雷达故障诊断系统",为雷达故障诊断提供指导思路。     

基于新一代天气雷达产品闽西南强对流天气临近预报方法研究

利用2003—2008年福建龙岩新一代天气雷达资料和常规探空资料,对闽西南历史冰雹及闽西雷雨大风天气发生的环境条件进行统计分析,建立历史冰雹和雷雨大风天气过程对应的新一代天气雷达产品判别指标。利用判别方程、新一代天气雷达产品和探空资料联合开展强对流天气临近预报预警方法研究：首先利用Fisher判别分析方法建立冰雹天气的判别方程,主要用于冰雹天气的判断,再利用雷雨大风的判别指标对雷雨大风和强雷暴天气进行第二次判别。通过历史过程的回报和2009年的试报表明：该系统对闽西南冰雹天气预报准确率较高,雷雨大风准确率次之。同时,利用风暴单体识别与跟踪的预测方法对冰雹预报结果和实况进行统计,表明风暴单体识别和跟踪算法（SCIT）预报准确率较高,可以用于风暴未来移速移向的预报。