天气雷达水平仪检测数据误差订正与数学处理方法初探

天气雷达天线座水平度的检测主要使用2种气泡式水平仪来获取数据。由于水平仪在天线座上的实际检测工作环境与水平仪原来的标准检定环境差别较大,所以直接获取的检测数据含有明显的误差成分,这在很大程度上影响到了对天线座水平度的准确检测。针对在水平仪检测数据订正与数学处理方法方面出现的问题,分别提出了对这2种气泡水平仪系统读数误差的确定方法和检测数据的数学处理方法。结果表明:对读数误差的确切分离与对检测数据进行恰当的数学处理,能够明显提高天气雷达天线座水平度检测数据的准确度和可信度。     

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。     

天线座水平度对目标定向影响的解析分析

本文定义了在天气雷达天线座水平度数值非0条件下的“实用坐标系”,并给出了该坐标系与“理想坐标系”之间的解析关系;在此基础上通过严格数学分析,给出了天气雷达探测目标的方位、仰角在“实用坐标系”中的读数与其在“理想坐标系”中对应的方位、仰角数值之间的多元函数关系;定义了方位误差分析函数、仰角误差分析函数,并利用所定义的误差分析函数对天气雷达天线座水平度数值如何影响目标定向进行了深入的解析分析。结果表明：仰角读数在45°以下,天线座水平度引起的方向定位误差不会大于天线座水平度自身的数值;当仰角读数大于45°后,天线座水平度引起的方向定位误差将迅速增大。尤其在接近天顶的空间区域,天线座水平度引起的方向定位误差可达天线座水平度数值本身的百倍以上。     

CINRAD/SC型雷达高低压故障的诊断分析

CINRAD/SC型天气雷达的高低压部分比其他部分的故障率相对要高些。文章介绍利用HH4331A型通用示波器和500型万用表诊断CINRAD/SC型新一代天气雷达高低压故障的过程,并进行了个例分析,在此基础上对维修过程中应注意的问题作了说明。     

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。     

CINRAD/SA雷达天线座动态故障分析

结合CINRAD/SA雷达天线的动态控制过程、结构特点与故障现象,从理论上清晰地分析了天线运行的基本过程,指出各CINRAD站经常、普遍出现的天线座动态故障的实质是雷达天线运行的实际动态速率和位置与RDA(Radar Data Acquisition)计算机给定雷达伺服控制系统的命令不匹配以及判断造成此类故障报警的雷达天线动态速率不匹配条件和位置不匹配条件,而后深入分析了雷达天线伺服控制结构中的D/A转换电路、速度比较电路等关键部件的工作状态,最后总结了排查此类故障的驱动链路检查、滑环维护方法、伺服电机检测方法等,从而为CINRAD/SA雷达天线故障的现场维护和维修提供参考。     

CINRAD/SC天气雷达伺服系统故障分析与排除

简要说明了CINRAD/SC天气雷达伺服系统的基本工作原理,并对临沂市CIN-RAD/SC天气雷达伺服系统出现的3次硬件故障进行了仔细的分析,提出了伺服系统的故障分析与排除,最后给出故障检修方法与技巧。     

新一代天气雷达发射机速调管失效判断

1 故障现象及诊断分析处理 2008年2月5日,大连新一代天气雷达（CINRAD／SC）出现无回波现象,重启雷达仍无回波,天线转动正常,可以体扫,但无探测信息。     

CINRAD/SA雷达伺服电机连续故障诊断分析

CINRAD/SA天气雷达投入业务运行以来,在天线伺服系统方面出现了很多次故障,而直流方位电机是天线伺服系统的主要组成部分也是发生故障较多的部件之一。2014年福建长乐CINRAD/SA天气雷达在重大天气保障过程中,连续发生方位电机卡死造成雷达停机和测速机性能降低引起天线转速不稳造成雷达产品异常的故障;根据天线控制信号流程,通过运行雷达RDASOT测试程序、测量直流方位电机阻值、测量测速机反馈电压等方法,分析其故障的成因,对雷达伺服直流电机故障分析及解决方法有重要的指导作用。     

云南多普勒天气雷达网探测冰雹的覆盖能力

冰雹是常见的天气现象之一,天气雷达是探测冰雹的一种强有力工具。多普勒天气雷达网除体扫模式的局限外,复杂的山地地形对雷达波束造成的遮挡,对于雷达探测冰雹天气现象的不利影响非常大。针对雹云回波的垂直结构特征,考虑0℃、-20℃层高度和回波强中心高度几个关键参数,分析雷达探测雹云的区域覆盖能力。以位于低纬度高原的云南省C波段多普勒天气雷达网为对象,分析其探测雹云的覆盖情况,并按探测效果进行了区域分型。与实际降雹天气的对比表明,该评估方法衡量雹云探测范围较合理;云南多普勒天气雷达网雹云适合探测区约占全省面积的75%,约2%的面积部分遮挡,0.2%被完全遮挡,遮挡比较严重的区域主要位于昭通东北部和临沧东北部。云南省规划的9部雷达全部业务化运行后,理论上90%的地面降雹区能被雷达有效监测和识别,约有3%的地面冰雹区只有当雹云发展到8 km以上才能被识别,约6%只能探测8 km高度以下的回波,可能导致漏判、误判,约8.5%面积为冰雹识别的盲区。     

X波段双偏振雷达相态识别与拼图的关键技术

X波段双偏振雷达具有时空分辨率高、易于布网的特点,但散射特性差异和衰减影响使现有S波段雷达的相态识别和拼图算法不适用于X波段双偏振雷达。该文针对X波段相态识别及拼图产品的关键技术开展研究,提出基于准垂直剖面的融化层识别方法、基于数据质量的置信度阈值调整方法、基于统计的隶属函数参数改进方法和基于衰减程度的拼图融合方法。通过对比改进后可有效提升水凝物相态识别结果的可靠性和多雷达拼图结果的合理性。在2016年汛期北京典型个例中,融合后的X波段雷达网与当地S波段业务雷达相比能够提供更精细的回波结构和水凝物相态分布,有效缓解S波段雷达在近处探测能力降低的问题,识别的降雹区与地面观测相符。     

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。     

CINRAD/CC雷达接收机特性曲线异常诊断

依据新一代天气雷达接收机系统工作原理及接收系统特性曲线关键点参数测量方法,结合对CINRAD/CC新一代天气雷达系统特性曲线异常故障的分析,提出了接收系统特性曲线异常故障诊断流程及处理方法,该方法在排除CINRAD/CC新一代天气雷达接收机特性曲线异常的故障实践中得到验证,结果表明:采用这种诊断流程和处理方法不仅快捷、有效,还具有规范性和稳定性,可为雷达技术保障人员处理各种型号新一代天气雷达接收机特性曲线异常故障提供借鉴.     

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。     

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。     

基于GNSS差分定位的天气雷达坐标精确定位研究

天气雷达天线馈源的精确定位关系到雷达数据的精确使用和天气雷达全网拼图的使用效果.目前,国内新一代天气雷达天线馈源坐标基本都是使用GNSS(GLobal Navigation Satellite System)系统中的美国GPS(Global Position System)系统接收机,在雷达塔楼楼顶单点瞬时定位测量得到的,误差一般大于30 m.为了提高定位精度,将GPS精确定位技术与全站仪测量相对高度结合起来,提出了一种测量天气雷达的馈源坐标的方法,可使天线馈源的海拔高度测量精度达到10 m以内.使用这种方法对北京市气象局S波段新一代天气雷达天线馈源坐标进行了实地测量,精度达到设计要求.     

CINRAD/SAD双偏振雷达非降水回波识别技术

双偏振雷达观测特征参量（如相关系数、差分反射率等）能有效抑制地物、超折射、电磁干扰、海浪和晴空等非降水回波。在上海南汇WSR-88D双偏振雷达非降水回波识别算法基础上,对我国升级布网且纳入业务运行的CINRAD/SAD双偏振雷达数据进行算法测试、算法模块适应性改进,利用江苏、广东的双偏振雷达观测冰雹、融化层、台风降水及各种杂波个例进行算法检验评估,并在组网拼图中展示质量控制效果。结果表明:总体上算法对非降水回波的识别准确率达到95.2%,降水回波的误判率为2.6%。但对夏秋季节夜晚的大面积晴空回波算法识别准确率低于90%,有待尝试利用深度学习方法改进。     

模糊逻辑法在双线偏振雷达识别降水粒子相态中的研究

根据不同相态降水粒子的散射和空间取向等特征建立了基本形式为不对称的T型函数的模糊逻辑识别的隶属函数, 完善了该识别方法的流程, 并利用美国KOUN雷达的观测资料, 详细讨论了利用双线偏振雷达观测资料识别降水粒子相态的方法, 并对其在实际业务运用中的合理性和可行性进行分析探讨.通过分析, 作者认为: (1)利用模糊逻辑方法处理双线偏振雷达测量到的偏振参数, 可以识别降水区域的降水粒子相态, 反映降水区域的相态结构, 识别的结果基本合理, 但还需要资料作进一步的研究.(2)从实际资料的分析结果来看, 虽然利用模糊逻辑法识别降水粒子相态得到的结果比较粗, 没有明确的数据特征值, 但是它基本上能反映各种降水粒子的相态结构, 其识别的结果对目前日常的天气预报参考和人工影响天气的作业指挥和效果评估来说还是符合可用的.为中国国内未来的双线偏振雷达业务运行提供参考和帮助.(3)根据有限的观测资料分析表明, 降水区域中出现60 dBZ以上的回波强度, 并不一定就会出现冰雹, 还有可能是大粒子的液态降水.综合考虑双线偏振雷达的测量参数, 可以得到更合理的结果.     

CINRAD/SA天气雷达RDA适配参数的组成与应用

通过例证的方法,系统介绍了CINRAD/SA天气雷达RDA适配参数的组成、特点和作用,以及适配参数在雷达维护、标定中的重要应用,以便雷达保障人员在CINRAD/SA天气雷达的运行维护工作中能很好使用适配参数。CINRAD/SA天气雷达保障工作的实际经验表明,RDA适配参数在CINRAD/SA天气雷达的智能管理、运行控制、运行维护、系统标定、故障报警、信号处理和数据生成等方面具有重要作用,系统了解和充分运用RDA适配参数对保障CINRAD/SA天气雷达系统的高效、可靠运行具有十分重要的现实意义。