天气雷达移动测试保障平台自动智能化测试设计及实现

针对天气雷达固定测试平台存在无法完成雷达系统、分系统关键参数测试；便携式移动测试平台不具备对雷达自动控制功能，无法实现一键自动化测试功能；以及雷达故障诊断不具备智能诊断等缺点，设计了一种基于天气雷达移动测试保障平台的自动智能化测试系统，该系统由软件系统、嵌入式计算机系统、测量仪器功能组件以及测试适配接口四大部分组成。该系统基于标准总线与合成仪器的架构，采用高集成度的射频收发硬件平台和具有二次开发能力的开放式可扩展软件平台相结合进行设计。通过仪表和雷达自动化控制、测试数据自动采集和处理、测试报表自动生成、基于逻辑判断的故障智能定位等技术，实现了雷达参数自动化一键测试和定标，以及雷达故障智能定位等功能。结果表明，该系统能提高雷达现场测试、定标和故障诊断效率。     

基于双信号源的双偏振雷达接收机故障诊断技巧

与传统天气雷达相比,双偏振天气雷达在硬件组成上改动较大,尤其是在接收机及天线馈线方面。硬件上的改动使得双偏振雷达的诊断方法存在较大不同。本文通过与传统天气雷达在硬件结构和标定通道两方面的对比,分析了S波段双偏振天气雷达与单偏振雷达在故障诊断方面的区别,提出通过“双信号源+动态法”隔离主通道与测试通道和通过“双信号源+太阳法”分段隔离主通道的两种诊断技巧,并例举了双偏振雷达的典型故障个例进行分析,为后续雷达规划的双偏振雷达升级改造提供参考依据,同时也为台站对双偏振雷达的故障诊断提供思路借鉴。     

CINRAD/SA&SB回波强度定标故障的诊断分析和解决方法

根据CIRAD/SA、SB雷达接收机特点,论述了回波强度定标相关的接收机测试通道、信号主通道以及发射机测试信号流程。根据多年天气雷达技术保障经验,详细论述了回波强度定标故障的诊断分析方法,总结出回波强度定标故障诊断流程,并列举了根据诊断分析方法和诊断流程,排除了由接收机测试通道、信号主通道、发射机射频泄露信号引起的回波强度定标故障的三个典型个例。体现了故障诊断流程在新一代天气雷达技术保障的重要作用,为新一代天气雷达技术保障提供借鉴。     

便携式雷达现场测试和诊断移动平台设计及应用

便携式雷达现场测试和诊断移动平台是集雷达系统设备性能参数测试、故障诊断、维修保障等功能于一体的新型技术保障平台。该平台通过仪器仪表的集成、综合检测的流程化、应用软件和配套工装的开发,可解决雷达站缺乏系统的测试维修与诊断手段、故障诊断与维修主要依靠厂家、远程测试与诊断指导的技术手段和能力薄弱、台站配备的仪器仪表单一等主要业务问题。该平台对雷达站现场开展雷达系统设备的故障检测、测试分析、维修指导等工作具有重要的现实意义,能给雷达现场测试维修、故障诊断及快速恢复系统正常运行提供便利和帮助。     

中国双偏振天气雷达系统发展综述

回顾了近30年来中国双线偏振天气雷达的研究进展,着重从雷达数据质量控制和雷达偏振参量的测量精度两大方面进行详细叙述。阐述了目前主要通过提高双偏振天气雷达的系统性能,降低系统误差,抑制雷达地物杂波,来提高雷达数据质量和测量精度,而双通道一致性和极化隔离度是双偏振天气雷达系统最主要的性能指标;描述了双偏振天气雷达系统及其产品应用新进展。     

新一代天气雷达移动维修测试平台研制

基于台站新一代天气雷达保障人员专业技术及维护维修经验,研制一种雷达移动维修测试平台,该平台将原独立分散的台式仪表替换为一套功能较全的插卡式便携仪表。软件层面实现以下功能:(1)提供自动化测试,各种仪表的智能控制和测试结果报表自动生成;(2)提供诊断流程,逐步实现雷达测试、故障诊断任务;(3)提供多种型号雷达系统模块连接示意图、实物图、原理图等,便于用户在维修保障过程中的故障查询。该平台的应用可大大缩短雷达故障修复时间,提升雷达的运行效率。     

毫米波测云雷达的系统定标和探测能力研究

毫米波测云雷达是中国自主研制的一部双线偏振全相干8.6 mm波长的测云雷达.本文在介绍该雷达系统的参数和技术特点的同时;重点阐述了厂家用外接仪表对该雷达天线系统、发射机系统以及接收机系统等硬件参数进行测试的方法,检验了雷达回波功率动态范围的定标和测量参数的定标结果;并从理论计算,配合试验区域内另外两部10cm波长的天气...     

双线偏振雷达标定技术应用

正随着双线偏振雷达技术的成熟和广泛应用,对双偏振量标定方法、精度和稳定性提出了更高的要求。使用双偏振标定技术可以全面检查雷达系统的状态,实时在线校正雷达系统偏差,提高双线偏振雷达数据质量。随着双线偏振天气雷达技术不断成熟和部署,对雷达数据质量和数据稳定性提出了更高的要求。双线偏振雷达较传统的单偏振雷达新增的三个基本物理量分别为水平和垂直线极化幅度差异差分反射率(ZDR)、相位差异差分传播相移(φDP)和两通道     

CINRAD/SA雷达诊断工具的释用

敏视达公司生产的CINRAD／SA多普勒天气雷达系统中，包含一个独立运行的雷达诊断工具软件RDASOT（雷达数据采集系统运行测试Radar Data Acquisition System Operability Test），RDASOT是专用于确定雷达数据采集单元RDA（Radar Data Acquisition）硬件状态及增强维护能力的软件，是帮助雷达保障人员进行故障诊断测试的辅助工具。RDASOT主要运用于诊断测试、标定测试和辅助维护。     

国产双偏振天气雷达差分反射率测量性能分析

双偏振天气雷达对气象目标差分反射率(Z_(DR))的精确测量是我国新一代天气雷达双偏振升级过程中的一个重要环节。本文介绍了采用机外仪表、机内测试信号、太阳、小雨等方法对双偏振天气雷达系统引入的Z_(DR)偏差进行测量的原理,分析了影响Z_(DR)测量精度的关键因素,即发射机、接收机和方位旋转关节引入的Z_(DR)动态偏差。比较了各种标定方法的优点和局限性。以南京大学C波段双偏振雷达为例,给出了采用机外仪表、太阳、小雨方法对雷达系统引入的Z_(DR)偏差的实测结果,并对测量结果进行了比较分析,发现3种方法的测量结果具有较好的一致性;且Z_(DR)测量值随方位角的变化具有一定的规律,因此随着双偏振雷达的长期运转,方位旋转关节的影响不可忽略。本文对未来我国双偏振雷达的业务运行和组网观测具有一定的参考价值。     

CINRAD/SA-D雷达差分反射率金属球标定试验

目前我国新一代天气雷达正升级为双偏振体制,CINRAD/SA-D双偏振天气雷达对气象目标差分反射率(Z_(DR))的精确测量是参数标定的重要环节。对徐州双偏振雷达配置VCP-sect扫描模式,采用目标方位±5°的扇扫组合,且关闭地物等所有雷达滤波算法,用无人机分别携带2种标准金属球开展Z_(DR)标定试验。分析试验结果,发现采用40cm金属球,控制无人机与金属球间隔为68m时,Z_(DR)平均值为-0.265dB,最小为-0.125dB,最大为-0.375dB,满足雷达定标Z_(DR)的技术要求。研究结果为业务雷达开展双偏振雷达定标Z_(DR)提供了技术方案。     

基于便携式雷达维修测试平台的高稳时钟源设计

便携式雷达维修测试平台是集雷达系统性能参数测试、故障诊断、维修保障等功能于一体的智能化移动式技术保障平台，该平台硬件系统采用基于嵌入式机箱设计架构的通用测试仪器。文章针对通用测试仪器板载时钟不能满足雷达系统对测试仪器时钟要求的问题，提出了一种适合于便携式雷达维修测试平台的高稳时钟源设计方案，设计方案包括高稳定度恒温晶振、FPGA、晶振电源控制模块和电源滤波电路模块，实测结果表明，高稳时钟源设计参数达到了输出频率稳定度为±0.5×10-6、相位噪声为-160 dBc/Hz的设计标准，据此设计的高稳时钟源已实际应用于便携式雷达维修测试平台中，平台运行稳定，测试结果优于原板卡自带时钟源，达到了系统设计要求。     

多波段天气雷达测试集成系统设计与实现

采用USB3.0集线器与合成仪器、高度集成射频收发硬件，并与开放式可扩展软件相结合，实现对S波段、C波段、X波段天气雷达自动测试。系统软件采用分层模式构架，将测试流程与业务模型相融合，实现了标准化、自动化的测试。通过对发射机输出脉冲包络和极限改善因子测量的对比，集成平台测试精度更高，不需人工记录和计算，对雷达性能的判断更为精准，解决了单一雷达系统测试平台和保障平台的局限性，提高了对全国多波段天气雷达系统的测试效率和敏捷性。     

双偏振相控阵雷达与业务雷达的定量对比及观测精度研究

相控阵天气雷达突破了全机械驱动天线天气雷达的时空分辨率瓶颈,能够提供更加快速、精细的观测资料。但阵列天线存在性能参数随扫描角偏离法向而恶化的情况,使相控阵雷达定量测量存在困难。本文针对中国华南地区最新布网的双偏振相控阵天气雷达,通过与当地S波段业务雷达在相同区域内的定量对比,评估了反射率因子差分反射率因子的误差量级及其随扫描角、观测时间的变化趋势。研究结果表明,相控阵雷达反射率因子的误差不大、约0.82 dB,而差分反射率因子的误差则高达1.04 dB,并且不同仰角、不同时刻之间也存在一定的波动。为此本文提出了基于S波段雷达实时数据的订正方案,能够较好地解决双偏振相控阵天气雷达的定标问题,为相控阵雷达的业务应用提供了保障。     

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。     

X波段双线偏振天气雷达双通道一致性测试及分析

对房山X波段双线偏振天气雷达的天线性能、接收动态范围、噪声系数、系统定标能力以及接收双通道一致性进行测试分析,结果表明:天线增益和交叉极化隔离度最小值分别为44.73dB和36.1dB、双通道差分反射率ZDR和差分传播相位ΦDP标准差分别为0.02dB和0.26°、双通道的噪声系数最大平均值为2.02dB,均满足该雷达系统相应的指标设计要求;双通道的动态曲线特征和回波强度定标性能一致性存在差异,会对雷达系统探测数据质量造成不利影响。同时对该雷达系统的差分反射率ZDR标定方法进行了探讨,对雷达探测降水个例数据进行了分析。     

双线偏振雷达双通道一致性及测试方法研究

从偏振天气雷达通道一致性的重要性出发,分析了雷达系统本身特性(天线、接收机、旋转铰链和馈线)对双通道一致性的影响。结合目前国内外偏振雷达所能达到的指标,提出了双通道一致性的测试内容和方法,并给出性能指标要求。根据上述方法,获得了北京市气象局C波段双线偏振天气雷达天线和双通道的测试结果,对如何提高双线偏振雷达的性能及评估性能好坏具有一定的参考意义。     

双线偏振雷达产品生成软件系统研究

该项目的目的是以我国新一代天气雷达为工作平台,开发一套利用双线偏振雷达探测物理量,高精度反演降水强度、降水总量、液态含水量和识别冰雹区、过冷水区、降雨区、降雪区、降雹降雨混合区等的软件系统。 双线偏振雷达是继多普勒雷达技术后,将在我国逐步推广的雷达探测技术。在我国新一代多普勒天气雷达系统上增加双线偏振功能后,可以直接探测到与降水粒子的微物理特征有关的差分反射率因子、退偏振因子、差相移、零延迟交叉信号的相关系数等物理量。双线偏振雷达可以改善雷达估测降水的能力,有效识别降水粒子的相态和大小,在人工影响天气、灾害性天气的监测和预警、水库和城市水源的管理、航空等领域有很大应用潜力。     

双基地多普勒天气雷达探测能力分析

双基地多普勒天气雷达系统是由一个常规多普勒天气雷达和一个或多个远程被动低增益接收机共同组成,是大气风场探测领域的新技术之一。文中首先在瑞利散射假设的前提下,考虑了雷达波的偏振方向、散射体的空间位置等条件,推导了小球形粒子散射函数在双基地雷达系统中的表达形式,建立了双基地雷达气象方程,并将该方程应用于双基地雷达的探测能力、有效探测范围等方面分析,模拟计算了侧向散射能力和被动雷达回波功率在空间的分布变化,为探讨去除旁瓣影响提供了依据。通过分析证明了双基地雷达系统工作状态垂直偏振优于水平偏振的结论。在入射波为水平偏振情况下,高空探测好于低空,而垂直偏振情况则是低空的散射能力强。如果采用双线偏振发射体制,根据需要采用不同的偏振波组合,能够有效扩大双基地探测的范围和信息量。在水平偏振情况下较强回波区域在基线附近和被动雷达一侧的基线延长线周围。由于侧向散射强度低于后向散射强度,双基地雷达对于弱天气回波不太敏感,它的探测范围小于单基地雷达的探测范围。在双基地雷达探测中旁瓣污染是一个不容忽视的问题。文中对双基地雷达参数进行了模拟回波强度计算,并与实测回波资料进行了比较,两者较一致,存在差别的重要原因可能是被动接收天线的垂直变化影响。     

新一代天气雷达站网实时运行监控系统的设计与开发

新一代天气雷达站网实时监控系统运用了现代计算机网络、工业控制、数据远程传输、远程控制等多项技术,充分利用新一代天气雷达自身系统监控、重要参数定标、检测等功能进行实时监控系统的设计开发,实现了站网内雷达运行状态、定标及报警等相关信息的实时监控,对全面掌握分中心责任范围内各雷达站的运行状况,提高技术保障系统的快速反应能力,以及全面、快速、有效地进行新一代天气雷达系统设备的技术保障具有重要意义。该文主要概述了新一代天气雷达站网实时监控系统的主要功能、系统结构及关键技术的实现方法。