新一代多普勒天气雷达三维数字化拼图系统研究*

我国正在进行新一代多普勒天气雷达的建设工作,组网雷达三维数据拼图对提高灾害性天气的监测和预警能力、改善临近预报、深化雷达资料应用具有重要意义。研发了基于新一代多普勒天气雷达原始数据的三维组网数字化拼图软件系统,介绍了软件系统的体系结构与实现等内容。     

新一代天气雷达原始资料数据库设计

随着我国新一代天气雷达布网工作的展开,将逐步积累起大量的天气雷达原始资料。为充分高效的利用这些可能达到海量存储量级的资料开发一个适应气象部门特殊需要的雷达资料数据库是一项极有意义的工作。本文利用VisualFoxPro6.0设计的新一代天气雷达原始资料数据库,除具有一般数据库的基本功能外,还可以将不同厂家生产的不同类型的雷达数据入库,同时针对不同的天气类型进行分类资料查询,为气象科研工作者提供方便。     

多普勒天气雷达产品定点预警系统

本文主要探讨一种利用多普勒天气雷达产品,编写相应的软件系统,对原始雷达产品的文件进行读取并重绘,通过分析相应的回波强度,判断其发展趋势,移向,移速等参数,以达到对雷暴、降水、锋面等天气现象的预警作用。     

雷达发射机自动测试系统研究

主要介绍了雷达发射机自动测试系统的组成和功能。该系统能对雷达发射机工作环境仿真 ,能进行各种参数测量、测量数据处理、故障隔离及性能测量等。全面描述了该系统的总体结构及软硬件的设计。     

新一代多普勒天气雷达网探测数据对比分析系统

我国即将建成由216部多普勒天气雷达组成的观测网,组网雷达数据对比分析是及时发现雷达网故障、为雷达定标提供参考,提高短时临近天气预报准确率的基础。为解决上述问题,研发了雷达组网数据对比分析系统。首先,针对距离衰减和波束展宽对雷达探测数据的影响,提出利用相邻雷达等距离线垂直剖面内的网格数据进行对比分析;然后,为了满足实时计算需求,提出快速等距离线坐标变换算法,算法可节约85%的计算时间;针对雷达数据空间分布特点,提出三维混合插值算法,以便最大限度保留原始数据特征,提高数据对比分析精度。系统可自动处理相邻雷达时间同步数据,统计分析等距离线垂直剖面内的数据,实现组网数据可靠性和一致性的客观评估分析。实验结果表明,软件系统能够满足组网雷达数据客观评估需求。     

新一代天气雷达机外信号源远程控制技术研究

在天气雷达各种定标业务工作中,常常要使用到机外信号源设备,主要用来进行天气雷达反射率、速度等标定,动态范围和灵敏度等测试。为了更加方便地使用机外信号源,提出了利用远程控制机外信号源的方法快捷高效的开展雷达标定工作。具体方法有：1、web远程控制方法,2、telnet远程控制方法,3、Windows程序控制方法,4、Linux程序控制方法,5、手机APP控制方法等。在新一代天气雷达系统标定业务实践中,可以根据需要选择使用其中的几种方法,以便高效的开展雷达系统标定工作。根据多个新一代天气雷达站巡检和标定业务中实际使用情况,结果表明新一代天气雷达机外信号源远程控制技术和方法可以减少雷达系统标定业务工作劳动量,提高了工作效率,可以为全国其他新一代天气雷达站提供参考和借鉴。。     

基于相控阵多普勒雷达技术的强对流天气预警系统设计

为了避免突发性灾害对人身以及财产安全造成的影响,针对天气预警过程的干扰因素较多、雷达成像像素精度较低等问题,设计基于相控阵多普勒雷达技术的强对流天气预警系统。设计数据采集芯片和电路混频器,通过不同的电压获取双通道接口的稳定运行。基于相控阵多普勒雷达技术,采集强对流天气数据并进行前期处理,通过多普勒雷达格式数据计算水平反射率结构以及梯度垂直反射率,避免干扰因素影响,计算最大模糊速度与最大模糊距离,得到雷达退速度模糊参数,建立强对流天气预警模型,得到一个新的强对流天气预警系统。实验结果表明,该系统所得到的不同径向距离以及不同方位角度的像素精度均小于0.03,提高雷达成像精度可以得到更准确地预警结果。     

民航机场多普勒天气雷达双机备份技术及可靠性设计

为了使气象雷达的可靠性得到提升,保证飞机起降安全,提早不间断的对恶劣气象条件进行准确预警,民航机场采用了国际上最先进的 FAA双机备份气象雷达,该雷达可靠性指标 MTBCF 大于10000小时,性能是目前机场常见气象雷达的八倍以上,从而大大提高了机场的安全性.     

基于SOPC的雷达发射机自动测试系统设计

针对某型雷达发射机固有测试能力有限,不能有效地对关键部件进行实时在线监测的问题,研究设计了基于SOPC技术的嵌入式自动测试系统;通过合理设计测试介入方案,达到了不改变发射机、不影响工作性能的目的;SOPC嵌入的MPU IP Core具有自动量程转换、自动触发电平调节、自动零点调整以及自动校准等功能,使测试系统具备了自动检测能力;经过静态和动态实装测试,验证了测试系统的隔离性能、信号检测能力、自动测试功能和故障诊断能力,试验表明测试系统的设计是合理的、有效的。     

雷达发射机自动测试系统研究

主要介绍了雷达发射机自动测试系统的组成和功能。该系统能对雷达发射机工作环境仿真,能进行各种参数测量、测量数据处理、故障隔离及性能测量等。全面描述了该系统的总体结构及软硬件的设计。     

新一代气象雷达回波探测在输电线路防山火中的应用

为有效弥补传统山火监测方法的不足,准确研判火场发生发展态势,将新一代气象雷达应用于山火监测之中,开辟了火灾监测领域的一个新天地,该气象雷达能对周边120公里范围内的地形环境进行扫描,基于多普勒原理技术对着火点进行判别与判定,能在火灾发生后的6分钟内迅速识别着火点经纬度坐标,同时开发出手机客户端APP软件,当接收到雷达系统传送来的着火点经纬度时,软件进行检索查询出着火点附近一定范围内的杆塔和护线员线路巡视人员能及时根据预警信息进行应对处理。同时,该雷达探测对闷烧型火灾的监测效果比其它方法要好,具有全天候监测、监测连续性好、发现早、预警早、定位更精准等特点,更能检测到其它监测系统不能预警的火灾。通过应用案例表明,在清明节、冬季等山火易发时节,极大的促进山火防治工作,有助于减少因山火造成的跳闸事故。     

CINRAD/CB型天气雷达远程机外定标系统的设计与实现

新一代天气雷达站的建设普遍采取局站分离的方式,不利于雷达的日常维护和机外定标,在极端天气情况下,由于技术保障人员无法到达雷达站,严重影响雷达保障的时效性;CINRAD/CB型新一代天气雷达远程控制和在线定标系统能够有效解决雷达远程机外定标的问题,其由硬件子系统和软件子系统两大部分组成;硬件系统采用嵌入式结构和FPGA封装技术相结合的架构,软件系统采用B/S的架构;在某新一代天气雷达站经过为期一年实际应用,该系统实现了CINRAD/CB型新一代雷达的远程机外定标、故障报警维护和雷达附属设施监控等功能并远程排除雷达故障10余次,达到了系统设计的目标.     

天气雷达故障测试平台远程控制软件设计

针对天气雷达故障测试平台缺乏远程控制手段而导致使用具有局限性的问题,开发了可远程控制此平台的软件;基于天气雷达故障测试平台内置示波器、功率计、频谱仪、信号源4种仪表的参数设置需求和板卡驱动方式,软件采用了标准C/S架构的设计方法,由用户层、驱动管理层、仪表驱动层三部分组成;在驱动管理层中,着重研究了天气雷达指标测量的流程、调用驱动的接口以及测量数据的处理方法;使用该软件远程控制天气雷达故障测试平台进行了天气雷达指标的测量,测量结果表明远程测量值与现场测量值的误差极小;软件具备一定的可靠性,可投入天气雷达故障诊断和定标使用.     

天气雷达回波模拟系统的设计与实现

天气雷达回波模拟系统能够成功模拟出具有真实天气目标特征的回波信号,利用这种回波信号可以实现在实验室环境中完成本需在外场试验条件下才可以进行的雷达性能测试。首先介绍了天气雷达回波模拟的原理,设计出回波模拟流程图,其次给出了回波模拟硬件平台的设计及模拟软件实现的思路,最后根据真实天气回波的特征等信息生成模拟回波图,并对模拟前后的回波图进行对比分析。     

新一代天气雷达开关及触发器组件快速检修系统设计

针对新一代天气雷达发射机开关和触发器组件故障频发,维修时效长,难度大等特点,提出了一种能够快速、便捷、高效、安全的新一代天气雷达开关和触发器组件关键芯片自动快速检测系统设计方案。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。该自动检测系统采用了发光二极管指示灯输出测试结果的自动快速测试方式,保证了雷达修复的较短时效。该自动检测系统直接测试雷达开关和触发器组件内部电路板常用关键芯片,而不是更换整个笨重的分机组件备件,从而使得维修新一代天气雷达故障变得便捷高效。新一代天气雷达开关和触发器快速检修系统研制完成后在多个台站得到了试用,试用实例结果表明其效果良好,可以给全国其他新一代天气雷达站快速维修新一代天气雷达提供借鉴和参考。     

基于3S与网格计算的气象监测系统模型研究

针对气象信息的特点,利用GPS、RS获取地理数据,利用GIS的分析功能,使空间信息与属性信息无缝集成,将传统关系型数据库所表现的气象信息建立成以Geodatabase为中间件的气象信息库。采用空间数据引擎,利用数据处理后的图形信息直观显示气象台、气象站、测控船收集的气象信息情况。同时,利用网络环境下多台计算机处理能力的集成计算网格来完成地理信息海量数据的并行计算,从而快速、动态地提供全球气象信息服务,并以空间的三维形式进行直观显示。该模型成功的应用在921载人航天工程的水文气象系统中负责数据显示处理工作,为管理者对信息的动态掌握提供了决策支持信息。     

基于Linux平台的天气雷达高速数据采集系统设计

分析了基于PCI总线的天气雷达高速数据采集系统工作原理和实现方案,实现了基于Linux平台的天气雷达高速数据采集系统的驱动、数据采集及处理的设计。该设计已成功应用于天气雷达中。     

星载天气雷达谱参数估计方法研究

基于傅里叶分析(DFT)的谱参数估计方法已被广泛用于测量多普勒天气雷达降水速度,已经证明对于较小的归一化谱宽(σN)而言该方法几乎最优。然而该方法局限于地基和空基多普勒天气雷达中较小的σN(σN<0.1)。研究安装在静止轨道卫星上的多普勒天气雷达获取全球的垂直降水速度很有必要。针对星载天气雷达较大的σN(σN0.2),扩展了一种适用于星载场合的谱参数估计方法。对该方法性能进行了分析,与其他几种形式的DFT谱估计方法及脉冲对处理方法(PPP)比较可看出:在相同的系统参数下,提出的新方法性能最优,能够获得优于0.5m/s的多普勒测速精度。