利用太阳法提高新一代天气雷达探测精度

针对一些型号新一代天气雷达普遍存在太阳法天线波束指向检测成功率低、精度差,而且没有天线波束宽度、雷达接收系统全链路回波强度测量误差检测功能等问题,采取5个方面改进措施:(1)改进算法;(2)改进数据质控方法;(3)改进天线控制方式;(4)改进太阳位置搜索方式;(5)降低天线转速并提高采集分辨率。实际测试评估表明:改进后的太阳法天线波束指向检测明显提高了天线波束指向精度,解决了太阳法天线波束指向检测可靠性差、成功率低的问题;现场太阳法天线波束宽度测量可靠性高,测量精度可以满足回波强度定标要求;雷达接收系统全链路回波强度测量误差检测功能能够发现雷达回波强度定标中无法发现与天馈参数有关的回波强度测量误差偏大问题。     

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。     

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。     

利用太阳法测定711雷达天线有效增益的探讨

雷达天线有效增益(G_0)的标定方法很多,其中利用太阳法标定雷达天线有效增益较其他方法具有简便、精确、测试设备较少等优点。711测雨雷达灵敏度较低,是否能利用太阳法进行标定是一个值得研究的问题。通过测试,说明太阳法用来标定711雷达是可行的。     

新一代天气雷达空间定位误差的分析与改善

通过对广东省的阳江、广州、河源、深圳等各天气雷达同一时间、同一空间位置的雷达资料分析比较,发现阳江天气雷达的空间位置定位存在明显偏差。在对可能导致雷达空间位置定位误差原因分析的基础上,总结出雷达定位误差大问题诊断方法。利用太阳法检查天线波束指向,调节DCU单元数字板拨码开关,对雷达天线空间定位偏差进行反复调整,直到满足技术指标要求,保证了雷达观测资料的可靠性,对台站级雷达技术保障提供借鉴。     

L波段探空雷达主要标定方法分析与改进

运用解析几何的方法,给出了L波段探空雷达系统的天线方位零度标定、光轴与机械俯仰轴垂直标定、光轴与海平面平行标定、光轴与电轴一致性标定等主要标定方法的理论解析。依据标定方法和理论解析,总结了L波段探空雷达系统标定实施的关键,分析了存在的不足,提出了相应的改进方法。理论解析能为技术人员深入掌握雷达标定方法打下良好的理论基础。掌握标定实施的关键,能减小标定误差,确保雷达探测的可靠性。改进方法可作为改进标定实施或系统设备的参考。     

使用气象目标物验证珠海〖CDF*2〗澳门双偏振雷达的差分反射率标定

为了寻求适合珠海-澳门双偏振雷达的差分反射率标定方法,提升其探测的准确性和稳定性,对珠澳雷达的太阳法和垂直指向法的标定结果进行了分析对比。对比表明两个标定方法确定的系统偏差之间存在较大的差异。为了确定真实的系统偏差,基于业务运行的体积扫描数据,在初始差分相移订正的基础上,用差分相移、反射率、信噪比和相关系数作为筛选条件,筛选了适合作为标定参照物的小雨和干雪,对珠澳雷达的标定结果进行了验证并分析了标定误差的成因。结果表明以小雨和干雪作为目标物得到的差分反射率系统偏差和太阳扫描法得到的结果非常一致,且在超过两个月时间内表现较为稳定,可以用于对雷达系统的差分反射率偏差进行长期的在线监控。垂直指向法标定的结果存在明显偏差。与英国Thurnham C波段雷达以及南京大学C波段雷达的垂直入射标定数据的横向对比和分析表明,珠澳雷达的垂直指向法标定受到位于天线罩顶部的航空障碍灯和维护窗的影响,使得标定结果出现偏差。     

使用气象目标物验证珠海-澳门双偏振雷达的差分反射率标定

为了寻求适合珠海-澳门双偏振雷达的差分反射率标定方法,提升其探测的准确性和稳定性,对珠澳雷达的太阳法和垂直指向法的标定结果进行了分析对比。对比表明两个标定方法确定的系统偏差之间存在较大的差异。为了确定真实的系统偏差,基于业务运行的体积扫描数据,在初始差分相移订正的基础上,用差分相移、反射率、信噪比和相关系数作为筛选条件,筛选了适合作为标定参照物的小雨和干雪,对珠澳雷达的标定结果进行了验证并分析了标定误差的成因。结果表明以小雨和干雪作为目标物得到的差分反射率系统偏差和太阳扫描法得到的结果非常一致,且在超过两个月时间内表现较为稳定,可以用于对雷达系统的差分反射率偏差进行长期的在线监控。垂直指向法标定的结果存在明显偏差。与英国Thurnham C波段雷达以及南京大学C波段雷达的垂直入射标定数据的横向对比和分析表明,珠澳雷达的垂直指向法标定受到位于天线罩顶部的航空障碍灯和维护窗的影响,使得标定结果出现偏差。     

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。     

L波段雷达方位角零度标定时的误差分析及解决方法

运用三角函数法分析法,找到了雷达瞄准镜的物镜中心不在天线馈源中心是造成雷达方位角零度标定误差的主要原因。总结出用改进后的经纬仪标定法进行L波段雷达方位角零度标定的具体操作方法,修改了高空业务手册中L波段雷达方位角零度标定的部分文字描述,增加了太阳正午时标定法。     

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。     

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。     

701测风雷达测角精度检查

７１０型测风雷达是目前高空探测站的大型装备,其性能好坏直接影响到探空和测风的质量。在该雷达的诸多性能指标中,测角精度指标主要是保证其测风性能的准确性。一般在雷达生产出厂前,都进行过严格的检测,但随着使用时间的增加,天馈系统锈蚀、磨损,加之天线系统笨重...     

701雷达标定和操作不当造成的测风误差

701雷达是探空台站的重要设备.雷达的正确标定和操作,是提高测风内在质量的基础,若标定和操作不当,将给测风精度造成严重的影响. 一、雷达标定不当或因故障造成性能改变产生的误差 1.雷达不水平造成的测角误差:规范规定每月检查一次雷达的水平.若不水平,向某一方向倾斜,探测目标在此方向时,读出的仰角就偏高,在相反的方向读出的仰角偏低;其他方向有规律的产生不同的误差值.根据公式:水平距离=斜距·cosα;风速是气球每秒钟被风吹移动的距离,仰角错了影响水平距离;水平距离错了直接影响测定的风速.这里只从直观上讲了雷达不水平造成的影响,实际上造成的影响远比直观的要大、要复杂得多.     

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。     

GTC2型探空数据接收机天线的标定技术

GTC2型L波段探空数据接收机是GFE(L)1型二次测风雷达的应急备份设备,新换的应急接收机或者经过维修后的接收机,在使用之前,需要对应急接收机的方位和仰角初始状态进行调整标定,在GFE(L)1型二次测风雷达发生故障后能及时进入工作状态,在初始放球时保证雷达及时跟踪住气球。由于该设备是为应急时设计的,主要考虑以接收回答器的无线信号为主,对天线的定位精度要求比较宽松,天线正(反)向转动     

延迟放球取太阳高度角的简便方法

在探空工作中,如果发生重放球、基测不合格或探空仪、回答器故障而要延迟放球(特别是有的台站,根据太阳视赤纬年度变化极小,且四年为一周期的特点,制成了年年通用的逐日太阳高度角表),重新查算太阳高度角是比较麻烦费时的。下面介绍我省探空台站采用的一种简便方法,即根据该次观测正点的太阳高度角和所延迟的时间,在“延迟放球太阳高度角查算图”中(对一个台站,这种图可以永久使用),立即可以求出延迟放球时的太阳高度角。     

714天气雷达天线罩封顶后的方位标定

714天气雷达天线方位角初始标定在天线罩封顶前进行,通常采用北极星法或经纬仪法。天线罩封顶后,方位标定的条件是,雷达天线罩封顶前的方位标定必须准确无误。但是由于种种原因,可能会造成雷达天线方位标定出现误差,甚至出现某些失误(其误差范围大于1度)。根据我们的经验,当方位标定误差大于0.5度时,就要影响降水回波的     

713天气雷达数据标定应用技术的探讨

1　雷达标定的作用　　随着雷达探测能力的提高 ,雷达标定技术的发展 ,对强风暴的识别、大范围定量估测降水能力也随之不断地提高 ,天气雷达效能得到充分的发展。目前我国正在进行的天气雷达标定和数据终端改建项目 ,就是对目前正在业务使用的天气雷达完善其数字处理功能 ,通过规范标定技术 ,提高其定量估测降水能力 ,提高现有数字化雷达测量的准确性和可比性 ,通过标定 ,也使天气雷达台站工作人员对本站雷达观测的可靠性有所了解。2　雷达标定时其回波信号放大选择对数中频放大(对数中放 )　　早期天气雷达的接收机采用线性中频放大器(线性…     

双发双收双偏振天气雷达差分反射率工程标定方法

分析了利用小雨、太阳、边界层顶的Bragg散射、地物等外界目标对双偏振天气雷达差分反射率(Zdr)进行标定的原理和局限性,介绍了一种可以在线获得发射机、接收机和天线引入的Zdr偏差的工程标定方法,并提出了一种提高Zdr测量精度的方法,即在每个脉冲重复周期,实时测量每个通道的发射功率耦合测试信号和气象目标回波信号在接收机数字中频的输出值,用于补偿发射功率和接收机增益的变化。该文介绍的两种工程标定方法可用于水平通道和垂直通道同时发射同时接收的双偏振天气雷达系统,能够满足在线实时标定的业务运行要求。