硬件故障导致雷达回波错误数据质量控制方法

雷达硬件故障直接影响数据质量,故障数据进入共享系统后不但影响本地预报员对天气系统的分析和判断,对国家级业务系统也会产生严重影响。目前,对雷达资料的数据质量控制主要针对非气象回波,对于雷达硬件故障导致的数据错误还缺乏有效的质量控制方法。该文对河北省石家庄CINRAD/SA雷达2004—2013年硬件故障时的基数据和回波特征进行分析,研究雷达故障导致的数据错误与故障类别的相关性及对数据和回波的影响。结果表明:雷达硬件故障导致的数据错误对基数据的完整性、数据位置和强度信息产生影响,发射机和接收机系统故障主要影响雷达数据的强度信息;伺服系统故障主要影响数据的位置信息。提出通过对雷达数据完整性和位置信息的检查,根据硬件故障影响雷达回波形态、位置、范围和强度等图像特征,利用基于模糊逻辑自动识别雷达硬件故障导致的错误数据的质量控制方法。利用石家庄雷达站2004—2013年雷达故障数据进行了识别效果检验,对故障数据的总体识别率超过90%,能较好实现对硬件故障导致的数据错误质量控制,是现有雷达运行正常情况下针对非气象回波的雷达数据质量控制方法的补充。     

台站级CINRAD/SA雷达数据质量检测技术及应用

新一代天气雷达产品均由雷达基数据直接或通过算法等生成的,可能会出现数据质量问题,因此,利用雷达基数据和雷达主要状态信息,开展数据质量检测,能及时发现雷达回波强度异常值、无回波、奇异回波图等问题。本文对CINRAD/SA雷达运行的性能参数、监控信息、报警信息进行梳理,形成判据及阈值,并对江苏省SA雷达异常回波、基数据进行统计、分析,以解决由于雷达本身原因造成的回波异常,构建台站级雷达数据质量检测的方法,重点对雷达基数据进行数据质量检测,及时发现异常回波、无回波等数据质量问题,通过短信预警,指导台站进行维护维修,从而限制由于雷达自身原因造成的异常回波资料进入预报领域。     

新一代天气雷达回波强度异常分析与处理方法

根据新一代天气雷达回波强度在线定标修正原理,结合新一代天气雷达(CINRAD/要SA和SB)回波强度接收和定标及发射功率在线测量信号流程,对雷达回波强度出现的异常现象进行了详细分类和分析,总结提出了新一代天气雷达回波强度偏强、偏弱、回波面积减少等异常问题的分析思路和处理方法,列举了有效解决雷达回波强度异常故障的案例.结果表明:采用这种方法能提高处理新一代天气雷达回波强度异常故障的时效性和可靠性.     

CINRAD/SA雷达闪码故障的诊断分析

2009年2月8日至16日徐州天气雷达开机过程中,产品出现断断续续的拉丝现象,产品拉丝处图像掩盖了实际回波,而检查雷达的各项标校参数,其值均在正常范围且无任何报警,雷达回波异常,使雷达不能正常发挥其有效的作用。通过对CINRAD/A雷达伺服信号链路进行分析,查找闪码故障的产生原因和检测检修方法,为雷达技术保障人员提供现场维修、维护方面的经验。     

基于小波域高斯尺度混合模型的天气雷达图像高分辨率插值

采用可精确刻画雷达回波强度数据统计特征的小波域高斯尺度混合（GSM）模型作为雷达图像先验模型,进行天气雷达图像插值,在提高图像分辨率的同时有效重建降水回波中局部强回波值、小尺度变化细节等一些重要空间分布统计特征。分析和总结雷达回波强度数据小波频率域统计特点,建立小波域GSM模型;匹配天气雷达图像小波系数和GSM模型,利用贝叶斯理论估计更小尺度的小波系数,进行小波逆变换,完成高分辨率天气雷达图像插值。试验表明,该算法能从低分辨率图像中估计出高分辨率高频系数,且所利用的先验模型充分考虑降水数据本身的特点,可有效捕获降水回波结构的非高斯特征和局部相关特性,重建雷达图像中的局部变化细节。      

CINRAD/SA雷达伺服系统稳定性对数据质量的影响

本文分析CINRAD/SA雷达伺服系统运行不稳定,主要有雷达方位俯仰定位超限、跳变、伺服故障等原因,造成雷达回波异常,并将回波异常分为3类。研究从雷达基数据中检测出雷达伺服系统方位俯仰的定位超限、跳变、故障等质控判别方法,及时发现雷达存在的异常回波问题,推送预警短信,指导台站及时进行维护维修,从而在源头上控制由于雷达伺服系统原因造成的异常回波资料生成,提升雷达数据和产品质量。     

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。     

天气雷达回波区域拼图实现方法

针对目前天气雷达存在型号繁多、开机时间不定等问题，提出天气雷达回波图像功率、时间、空间的归一处理方法，将不同雷达的回波图像归一化，为拼图提供统一的数据源，利用重叠区域回波技术构成组网雷达回波图像，采用球面投影技术，得到较为理想的天气雷达区域回波图。     

新一代天气雷达产品故障识别及监测预警系统设计实现

新一代天气雷达故障直接影响数据质量,异常产品的产生对短时临近预报预警带来了重大的影响,实现雷达异常产品实时监测具有一定现实意义。本系统采用WinForm 3层架构+ORM模型架构,通过统计纹理分析、灰度图像特征值分析等图像处理技术实现自动识别雷达异常产品。新一代天气雷达产品故障监测预警系统可以实时、高效、准确检测出异常雷达产品,满足强对流天气预警监测、天气雷达故障预警服务预判、天气雷达产品可用性服务等功能要求,从单部雷达产品数据中识别出异常回波,避免进一步影响多雷达组网拼图,对天气雷达组网产品的质量控制具有重要的意义。     

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。     

中小尺度强对流天气的雷达回波图像生成方法

为生成复杂环境下的优质雷达回波图像，减少目标信息缺失现象与相对成像误差，提出基于中小尺度强对流天气的雷达回波图像生成方法。采用可最大限度保留雷达回波特性的傅里叶插值法，形成空间分辨率均匀的雷达回波三维规则网格数据；基于改进变分贝叶斯理论，实现中小尺度对流天气雷达回波图像超分辨重现，生成雷达回波图像。试验结果表明，该方法处理后的中小尺度强对流天气雷达回波范围与原图相似度高，可最大程度留存雷达回波信息，该方法能够生成清晰的雷达回波图像，且不存在目标信息缺失现象，相对成像误差极小。     

基于Supermap的雷达基本产品显示

随着对多普勒天气雷达获取的回波信息(包括回波强度、径向速度和谱宽信息)与有关天气现象之间关系认识的不断深入,人们需要对上述信息进一步加工、计算和处理,使之更加符合气象业务工作的要求,而计算机技术的迅猛发展使这种需求成为可能。应用多普勒雷达探测到的基本回波强度、径向速度和谱宽数据,经过加工处理、坐标变换和计算生成与气象有关的物理量后而产生的数据或图像称为产品。本文是基于Supermap的雷达基本产品显示,包括回波强度、径向速度和谱宽。设计中利用已经获得的雷达基数据,在了解基数据格式的条件下,通过Visual C++6.0平台将雷达站址段、性能参数段、观测参数段及数据段数据读出并配以坐标,根据反射率、径向速度和谱宽的特点,分别利用不同的颜色标识基本产品所反映的不同物理参数,利用Supermap软件实现雷达基本产品的显示,同时显示基本产品的相关参数和显示要素并实现产品图的放大、缩小以及漫游。通过Supermap软件处理的图像精确度高、图形逼真、成图时间短,实现了图形数据共享,方便图形数据存储、保管和使用,大大提高了产品的实用性和使用效率。     

CINRAD/CC型雷达无回波信号故障检修方法

针对近年来CINRAD/CC雷达无回波故障现象,对出现在天馈系统、发射系统、接收系统、信号处理系统中的故障原因进行整理和分析,发现各系统故障存在一些不同的特征。结合CINRAD/CC雷达回波信号的接收流程以及各分系统的工作原理,采用分类法和逐级判断法,检查雷达状态参数,给出各系统出现无回波故障的检修方法,并提供一些测试数据、关键点测试波形作为维修参考,实际工作中业务人员可通过这些指标进行故障判断和维修。以普洱站一次无回波故障的检修实例,描述如何根据终端参数和各分系统的监测点参数变化情况,对故障原因进行判断,按照信号流程采用分段法对关键点进行分析和测试,找出故障点并排除,同时对整个故障的排除过程进行总结,供技术人员探讨。     

W波段毫米波云雷达技术的研究进展

毫米波雷达相比于厘米波雷达对非降水云的观测具有更高的灵敏度,因此世界发达国家已经广泛利用毫米波雷达进行云的观测实验。国内的毫米波云雷达受器件及加工工艺的限制仍处于发展阶段,在此背景下本文从地基、机载以及星载3个方面对国内外W波段毫米波云雷达进行总结,根据毫米波雷达的天线、发射电路、接收电路以及信号处理4个方面分析其原理框图及性能参数,最后利用英国Chilbolton观测场的94GHz Galileo雷达对2008年4月4日的非降水云进行回波数据的分析,结果表明Galileo毫米波雷达能够很好地对云以及雾进行探测,其结论为国内W波段毫米波云雷达的设计提供借鉴。     

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。     

天气雷达回波信号去噪中小波分析应用

天气雷达回波信号不可避免地包含了噪声,噪声的存在严重影响了对雷达回波信号的精确分析。为了提高雷达回波信号的信噪比,采用了近年来在数字信号处理领域极速发展的小波分析方法,通过试验分析确定小波基函数、分解层数、阈值和阈值量化方式。结果表明,小波分析去噪的方法能有效地抑制叠加在雷达回波信号上的噪声,去噪后的雷达回波信号信噪比明显提高,具有较高的实用价值。     

新一代天气雷达回波异常情况分析

针对新一代天气雷达CINRAD/SA,在运行过程中出现的雷达回波异常情况,从新一代天气雷达受到外界电磁波的干扰、计算机系统、接收机系统、天伺系统等方面,来分析造成雷达回波异常的故障成因,在此基础上,归纳出该型号雷达在使用过程中出现回波异常时,雷达操作、维护人员应掌握的故障排查方法及技巧.     

根据异常回波特征和报警信息判断雷达故障部位

对CINRAD/SA雷达发射机、接收机、伺服系统等不同部位硬件故障产生的异常回波、雷达数据和报警信息进行了分析。指出通过建立实时雷达状态信息库,对基数据进行雷达状态参数检查,形成包含基数据、状态参数、和报警信息在内的异常回波数据块,可实现实时雷达数据质量控制,提高新一代天气雷达数据质量。实际工作中业务人员可通过调用实时数据库获取数据质量信息,对雷达数据是否准确和可用进行判断。根据石家庄雷达站应用统计,可以对90%以上的异常回波数据进行剔除,为故障自动识别和探测技术方法的改善提供参考。     

新一代天气雷达（CINRAD/CD）几种故障分析和排除过程

根据使用CINRAD／CD新一代天气雷达过程中发现的雷达设备硬件和软件故障及维修实践,分析了发射系统人工线故障、雷达系统监控软件在网络正常运行情况下上传监控信息丢失字节、雷达回波同周围雷达相比回波强度存在明显误差及接收系统电源故障等问题的原因,并提出了快速准确的解决方法。     

多普勒天气雷达回波强度大幅减弱的信号流程分析

利用小功率计、示波器和雷达多功能综合测试仪等检测或标校仪器检测雷达,分析CINRAD/CD型全相参多普勒天气雷达回波强度出现大幅减弱的原因,并参考日常雷达正常运行时的记录数据,迅速判断出故障源,解决故障。