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。     

新一代天气雷达中GPS校时技术应用

结合济南新一代天气雷达数据处理子系统及其布局的实际情况,以GPS校时技术为核心,采用软、硬件相结合的办法,研究并设计出了无需连接互联网的新一代天气雷达GPS自动校时系统.试验证明,该校时系统在校对时间间隔内纠正率达100%,校时精度达到秒级,完全满足<中国新一代天气雷达系统功能规格需求书>时间精度要求(＜10 s),该系统还具有实时在线、自动校时、监控方便和安全可靠等优点,取代了以往方法陈旧、误差较大及繁琐的人工拨打校时电话方法,保证了雷达资料在时间上的准确性.     

新一代天气雷达的自动标校技术

新一代天气雷达作为一个测量系统需要有足够高的测量精度，因此需要对雷达自身的工作参数进行定标，该文介绍新一代天气雷达的自动标校技术，并用机外仪表对机内自动标校结果进行检验，检验结果表明：雷达的自动标校精度基本满足使用要求。     

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/SA雷达控制序列超时故障分析

雷达天线是CINRAD/SA雷达的重要组成部分之一,由于控制过程复杂,且长期处于运行状态,该部分的故障在雷达分系统中一直较多.以新一代天气雷达控制序列超时故障为例,深入剖析了数据采集单元(DAU)与雷达数据采集状态控制处理器(RDASC Processor)之间的状态与控制信息,并总结了关键硬件部分的典型故障排除方法,从而为雷达天线的故障维护、维修和技术支持积累经验,达到迅速排除故障的目的.     

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。     

双偏振天气雷达PUP地图细化的设计和实现

榕江新一代天气雷达配套的PUP地图地理信息精度只达到县级,不能满足人工影响天气和人工消雹指挥作业地图精度至少达到乡镇级的实际工作需求;且此版本的PUP软件没有配置UserMap.dat文件,也没有自定义地图编辑功能,无法使用PUP地图细化方法。该文针对以上问题研发了新的PUP地图细化方法,并通过C#编程简化了其实现过程,完成了榕江新一代天气雷达PUP地图的细化工作,满足了短临预报等对地图精度的要求。     

南宁新一代天气雷达(CINRAD-SA)电磁辐射计算分析

根据新一代天气雷达(CINRAD-SA)的技术参数和运行模式,按照国际和行业标准,通过对雷达天线功率密度的计算,分析新一代天气雷达在正常工作时,电磁辐射对周围环境的影响。     

强天气系统雷达定位的坐标转换公式

1 引言 天气雷达是对强天气系统进行及时探测和准确定位的有力工具。不过它所获取的定位数据是一组以测站(即雷达天线的位置,下同)为中心的“球坐标”值(即斜距γ、方位角α和仰角β),而在天气分析和预报的实际工作中需要的却是地理坐标(即地理纬度ψ和经度λ)。因此,天气雷达的观测数据必须经过“坐标转换”这一步骤,否则无法使用。现在普遍采用的坐标转换方法,是借助素描图底图,靠目力“内     

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.     

利用GPS定位资料分析L波段雷达测风性能

新研制的GPS探空仪是在我国高空站网上普遍使用的L波段雷达-数字探空仪系统中增加GPS定位模块,高空风数据不但可以通过GPS定位数据计算获得,同时还可以通过L波段雷达单测风方式进行计算,这样使其自身获得了多方面的动态比对试验。通过对23份对比施放记录分析发现:在一般情况下,经过同等的适当滑动平滑后,从L波段雷达和GPS定位两个独立系统得出的高空风廓线基本一致,说明L波段雷达的测风精度基本可以达到GPS测风水平。但在探空仪上升到高空小风速区且远离测站时,雷达测风精度明显较GPS测风精度低,需要对原始数据进行更大范围的平滑。对照分析表明:目前高空站的L波段雷达观测业务还有较大发展潜力。     

地基GPS水汽总量在人工增雨中的应用

利用成都市地基GPS综合应用网的观测数据,反演出大气水汽总量,并结合多普勒天气雷达探测的垂直积分液态水含量(VIL),分析了这两种新型大气水汽探测资料在人工影响天气作业中的变化特征,初步得出了GPS大气水汽总量(GPS PWV)与人影作业前后降雨量的关系。研究表明:GPS PWV与人工增雨过程有较好的对应关系,人影作业后1～3h伴随小时雨量的增大GPS PWV有下降,体现了催化剂将空中部分冰面过饱和水汽凝华核化转化为降水过程。GPS反演的水汽资料结合新一代多普勒天气雷达探测的液态水资料在指导人工影响天气作业和短临天气预报方面具有良好的应用前景。     

新一代双偏振天气雷达(CINRAD/SAD)精细化探测技术

新一代双偏振天气雷达在暴雨、台风等灾害性天气监测和预警中发挥了重要的作用。随着气象现代化发展以及预报时效性、精细化度的要求不断提高,S波段新一代双偏振天气雷达已不能充分满足发展过程迅速的中小尺度天气系统的研究、预警。气象雷达的时空分辨率对探测强对流过程中小尺度结构有重要作用,提高天气雷达时空分辨率是精细化探测技术的关键,本文着重从新一代天气雷达的时空分辨率、体扫方式等方面,通过对天气雷达脉冲重复频率、信号处理方法及扫描方式等进行改进,提高新一代双偏振天气雷达对中小尺度气旋和龙卷风等灾害性天气的探测能力,以获取快速变化的天气过程精细化特征,获得更新更快、分辨率更高的观测资料。     

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。     

CTL-713C天气雷达参数测量中的问题及处理方法

简述了CTL-713C数字化天气雷达定量测量原理,分析了雷达发射机峰值功率、工作频率、发射波长、接收机灵敏度及天线增益等天气雷达主要参数的测量可能出现的问题和参数测量点对测量发射功率和回波功率的影响,以及测量仪器的操作及维护等对参数测量精度的影响,并对在雷达参数测量中可能出现的误差进行分类,介绍了计算误差和减小误差的方法。     

CINRAD／SC天气雷达系统“太阳法标校”数据修正研究

提出CINRAD／SC天气雷达系统的“太阳法标校”数据中合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。     

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。     

适应数值模式垂直坐标的GPS掩星反演资料稀疏化方案

GPS掩星反演大气温湿资料具有高垂直分辨率、高精度、受云和降水影响小等优点,针对GRAPES同化预报系统,发展设计了一种既考虑预报模式高度-地形追随垂直坐标不均匀分层特点,又结合掩星反演资料特性的新适应性垂直稀疏化方案。通过个例试验和批量试验,探索了该适应性稀疏化方案对分析预报质量的影响。试验结果表明:选取合适的稀疏参数,新稀疏化方案的GPS掩星反演资料对背景场的调整更加有效,分析场质量更高;位势高度、比湿、温度和风场等预报场的均方根误差均更小;适应性稀疏化方案对改善台风路径预报具有积极作用。批量试验则进一步证实了适应性稀疏化方案对分析场质量有明显的改善作用。     

利用地基北斗站反演大气水汽总量的精度检验

采用上海市气象局建立的北斗气象站的2014年观测数据和我国自主研发的精密导航数据处理软件PANDA (position and navigation data analysist) 实现了基于北斗数据的大气水汽总量 (precipitable water vapor,PWV) 反演,并将利用北斗卫星信号解算的大气水汽总量 (W_BD) 结果与目前较为成熟的GPS卫星反演结果 (W_GPS) 和无线电探空反演结果 (W_Radio) 进行对比,研究表明:反演的W_BD与W_GPS的均方根误差均低于3.5 mm,反演的W_BD与W_Radio的均方根误差为3.6 mm,两种对比方式的相关系数均在0.95以上,反演方法以及地理位置的差异对于反演结果有一定影响;反演的W_BD能够很好地反映出大气中水汽的变化特征,对于气象短时临近预报、气候分析有指示作用。