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。     

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。     

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。     

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。     

CINRAD/SA发射机极限改善因子受干扰的成因分析

发射机极限改善因子是新一代天气雷达出厂验收测试的最重要的技术指标之一,它分为发射机输入极限改善因子和输出极限改善因子两项测试内容。参照普来赛西门子雷达公司提供的测试方法,用频谱仪检测信号功率谱密度分布,从中求取信号和相噪的功率谱密度比值(S/N)。然而在出厂验收测试和巡检中,发现不同频率的干扰毛刺出现在信号功率谱密度分布图上,它们可能会影响发射机极限改善因子的测量指标及发射机相位的稳定性等。文章从CINRAD/SA雷达发射机极限改善因子测试信号链路进行分析,查找干扰毛刺的产生原因及检测检修方法,为雷达技术保障人员提供现场维修和维护方面的经验。     

CINRAD/CC雷达技术指标测试方法

以CINRAD/CC型新一代天气雷达为例,结合中国气象局新一代天气雷达测试大纲要求,对新一代天气雷达技术指标的测试方法进行总结,给出了雷达各项技术指标测量时的雷达状态、测试框图、测试步骤等,并对测试过程中的注意事项进行了详细说明,以期为从事新一代天气雷达工作的技术人员提供参考。     

柳州新一代天气雷达通风系统的改进措施

新一代全相干多普勒天气雷达具有较高的可靠性、稳定性、可维护性及全天候的连续工作能力,具有自动数据采集、产品生成和显示、数据存储、运行监控和标校等功能.     

243号备用雷达大修通过验收可投入业务使用

本刊记者陈晓梅报道2月22日，区局业务发展与天气处组织使用单位、有关部门及专家组成验收组，对区局技术装备中心机修科大惨的243号备用701雷达，进行了20个必测项目的指标测定。除一项因天气条件不具备末测外，全部达到验收技术指标。大修的雷达整机性能优良，验收合格，可以投入业务使用。这次雷达大修工作有几个特点：一是局技术装备中心勇于改革，在组织上采取7新的举措，实行7承包制，工作效宰和质量较前一部雷达大修工作有明显提高，这对向产业化发展具有重大意义；二是在使用的仪器仪表方面，大胆采用新型汉字仪表，并有所创新，从…     

基于功率谱的风廓线雷达回波强度定标方法

风廓线雷达已在我国得到大范围的业务布网应用,现有业务产品主要为风场信息。为了充分发挥风廓线雷达的作用,获取更多的天气过程信息,该文提出仅使用风廓线雷达返回信号功率谱进行数据定标（DCNP）的方法。使用雷达系统噪声功率对返回信号功率谱单位幅度进行标校计算,基于标校后的雷达探测功率谱分布数据计算回波强度功率谱密度分布、回波强度、大气折射率结构常数。利用2017年北京风廓线雷达、2016年南京风廓线雷达和2018年梅州风廓线雷达观测数据,对我国业务运行的3种主要型号风廓线雷达进行算法评估试验。定标方法的计算结果稳定,风廓线雷达不同探测模式之间的一致性较好。使用每个测站定标结果与相邻天气雷达数据进行比较,风廓线雷达回波强度定标结果与天气雷达也有较好的一致性。DCNP方法与基于信噪比（SNR）的强度计算方法进行比较,与SNR方法相比,DCNP方法定标结果更加稳定可靠。     

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。     

新一代天气雷达发射机常用芯片自动检测技术研究

目前气象业务中,新一代天气雷达组网建设不断完善,其在短时临近灾害性天气预报、预警业务和决策服务中越来越发挥着不可替代的重要作用,因此,做好新一代天气雷达的业务运行保障工作非常重要。针对新一代天气雷达发射机软硬件复杂、故障频发、维修时效长、维修难度大等特点,研制了新一代天气雷达发射机常用芯片自动检测系统。该自动检测系统采用了机外脱机测试方法,从而保证了雷达设备和人身的安全;采用了发光二极管指示灯直接输出测试结果的自动测试方式,保证了雷达修复的较短时效;可直接测试雷达组件内部电路板常用关键芯片的好坏,而不必更换整个笨重的分机组件备件,从而使维修新一代天气雷达发射机故障变得便捷、高效、经济。新一代天气雷达发射机常用芯片自动检测系统研制完成后在多个台站得到了试用,试用效果良好,可为其他新一代天气雷达站快速维修新一代天气雷达发射机提供借鉴和参考。     

新一代天气雷达数据传输与短信值机系统

介绍了新一代天气雷达数据传输与短信值机系统,解决了目前新一代天气雷达运行观测业务中存在的一些问题。开发的数据传输子系统,整合了3类雷达数据的传输与监控,解决了目前数据传输业务中存在的问题。数据传输系统的时效性、稳定性、可靠性、安全性均进一步提高。对新一代天气雷达短信自动值机进行研究,根据其部分软故障排除经验特点设计了与其相适应的值机子系统,能够实时发送新一代天气雷达故障的监控报警,并接收短信指令按照预定义的操作步骤自动完成部分软故障排除任务,尽早恢复新一代天气雷达正常运行,提高了这些故障排除的时效性。上述系统在海口雷达站应用结果表明效果良好,能够满足目前新一代天气雷达运行观测业务需求,可以推广应用。     

新一代多普勒天气雷达远程诊断控制管理方案研究

随着中国新一代多普勒天气雷达网大规模快速建设和发展,传统的维护和技术支持方式已经不能满足需要,探索经济、实用、高效的远程维护手段和方法日趋必要。鉴于雷达系统硬件设备的维护只能在现场进行,文章探讨雷达软件系统的远程维护诊断的可行性,分析雷达软件系统远程实时诊断监控管理方案。雷达软件系统远程实时诊断监控可为雷达系统维护人员,特别是为雷达软件系统技术人员直接提供远程诊断和控制支持。     

CINRAD CB产品与自动站资料在人工增雨中的应用

利用高空、地面环流形势图和新一代天气C波段雷达产品中的反射率因子、径向速度产品以及自动站资料,对2011年7月29日大同地区一次大范围降水过程中人工增雨作业条件和效果进行综合分析.在同一环流背景条件下,通过雷达跟踪监测、雷达回波动画显示、作业前后回波强度比较、作业点与未作业点之间的比较,利用自动站数据,对增雨作业的效果进行综合分析比较结果表明此次大范围连续性降水的形成与适宜的人工增雨有一定相关性.     

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PLC的新一代天气雷达远程控制系统设计与实现

针对CINRAD/CA型新一代天气雷达运行过程中存在的接收机、发射机、伺服系统等分系统供电不能进行远程控制的问题,设计实现了基于PLC的新一代天气雷达远程控制系统。系统在不改变雷达原来结构、不影响雷达性能与技术指标的情况下,基于西门子S7-1200PLC控制器,通过控制继电器开关间接控制主回路交流接触器,实现雷达机房接收机、发射机、伺服系统等分系统供电运行状态的实时监测和远程一键式开关机自动控制。在保证雷达观测数据传输及时性和可用性的同时提高雷达技术保障人员对雷达维护的时效性,为新一代天气雷达观测站无人值守提供一种可靠的技术手段。     

省级新一代气象通信系统传输流程的设计与实现

新一代国内气象通信系统是继“9210工程”之后,国内气象通信系统的升级,建立了国家级和省级数据传输、通信数据处理和系统监视的统一管理平台。按照全国气象宽带网建设计划,新一代国内气象通信系统将取代现行气象通信系统。目前正与现行业务并行,这既是新一代国内气象通信系统测试系统及软件功能的需要,也是省级信息传输部门进行本地化配置、流程整理的需要。辽宁在分类流程梳理的基础上,建立了与现行通信系统并行的新一代气象通信系统传输业务流程,并投入业务试运行。雷达产品和基数据通过PUP软件、自动站资料、风能资料等由中心站软件实现向新一代通信系统传输,其他资料由9210通信服务器和雷达传输服务器转发到新一代通信系统。结果表明：在不影响现行业务的前提下,实现了省内所有气象信息通过新一代通信系统向国家气象信息中心传输,满足了新一代通信系统的测试和本地化应用的需要。流程设计合理,可满足气象信息传输质量考核要求。最后,介绍了现行通信系统传输流程、新一代通信系统传输流程设计目标、设计原则、设计方案及运行效果。     

CINRAD/SA天气雷达伺服系统测试工装设计

CINRAD/SA雷达伺服系统长期处于机械运转中,并且线路复杂,故障率居高不下。为满足现代观测业务对天气雷达越来越高的业务要求,针对当前新一代天气雷达维修维护中任务重、要求高的特点,本文提出通过伺服测试工装实现CINRAD/SA伺服系统备件状态的实时掌握,减少了更换伺服组件出现的不确定现象,实现了替换上就可以用,同时通过伺服测试工装对更换下的维修备件进行故障维修,进一步缩短了雷达维修时间,提高了雷达可用性,节约了雷达维护成本。本文详细介绍CINRAD/SA天气雷达伺服测试工装的组成、硬件设计和软件设计以及如何使用伺服测试工装进行伺服系统故障诊断和测试。     

新一代多普勒天气雷达（CINRAD/CD）方位伺服系统典型故障分析及处理

根据方位伺服系统工作原理、故障现象和故障原因,对遵义新一代多普勒天气雷达运行7年多来10次发生的方位伺服系统故障维修工作进行归纳总结。认为：（1）遵义雷达出现的方位伺服系统故障可以归纳为5类典型故障,并对应找出具体维修措施;（2）方位伺服系统组成部件较多,而且分布在多个不同地方,检修工作难度大,维修人员需要掌握系统的组成和工作原理,然后进行分级判断和故障定位;（3）方位伺服系统维修常用检查仪器主要是示波器和三相万用表,因此要求技术保障人员熟练使用;（4）从发生故障部位来看,主要集中在方位驱动分机内,因此需要重点掌握方位驱动分机工作原理和分机内各部件工作原理,对应的检测参数和测量值,特别要记住一些检测波形。总之,随着雷达使用年限的增加,雷达设备故障率在增加,而故障维修工作纷繁复杂,如何保证较高的雷达可利用率,这就要求台站人员在了解技术说明书、原理图的基础上,在每次故障维修过程中及时总结各种故障维修措施,积累维修经验。