氣象科技管理信息系統

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行業專項成果綜述-分布式全固態網絡天氣雷達系統關鍵技術研究

發布者:張岳   來源:   發布時間:2019/9/25 16:50:58   標簽:   瀏覽次數:1716

項目編號GYHY200806032

研究周期2008年9月2012年12月

國撥經費629萬元

項目負責人】李忱

項目骨干成員李忱、陸建兵、張越、嚴勇、徐法冬

項目承擔單位中國電子科技集團公司第十四研究所

項目協作單位】中國氣象局氣象探測中心、中國氣象科學研究院、南京大學、南京郵電大學

主要研究成果

成果1X波段相控陣天氣雷達

完成X波段相控陣天氣雷達的關鍵技術研究,在總體設計、探測模式、脈沖壓縮技術應用等方面取得突破,獲得很好的效果。

相控陣技術用于氣象探測,具有體積掃描時間短、波束控制靈活的特點,與傳統的天氣雷達相比,在災害性天氣的探測和分析方面具有很強的優越性。

本成果采用方位機械掃描、俯仰電掃描的方式研制X波段相控陣天氣雷達,完成相控陣天氣雷達的快速掃描技術、低距離副瓣脈沖壓縮技術、高速信號處理及其實時采集技術、相控陣雷達測試技術和控陣天氣雷達定標技術等關鍵技術研究。在雷達總體設計、探測模式、脈沖壓縮技術應用等方面取得突破,研制了X波段有源相控陣天氣雷達系統,獲得很好的效果。通過與新一代天氣雷達數據對比,檢驗了其探測結果的合理性。

主要技術指標:監視距離:300km;多普勒測量距離:150km;方位機械掃描:0~360°;俯仰電掃描:-2°~32°;體掃時間:≤2分鐘;強度精度:≤1dB;速度精度:≤1m/s;譜寬精度:≤1 m/s;輸出數據:強度、速度、譜寬。

獲得軟件著作權一項:相控陣天氣雷達觀測軟件,2009R11L092969

成功獲得專利一項:有源相控陣雷達用模塊化收發組件,201020617998.7

成果2X波段全固態雙線偏振天氣雷達

采用全固態發射技術是氣象雷達的重要發展方向,也是下一代氣象雷達的技術體制。本項目研制的X波段雙線偏振全固態氣象雷達采用全固態發射機及高集成度設計技術,解決了長期困擾雷達設備的可靠性問題。將發射機、接收機、信號處理器等安裝在雷達天線背部的高頻箱內,簡化了雷達結構,方位交連、俯仰交連均備省去,降低了系統損耗,降低了雷達硬件成本。

雷達利用變極化開關構成單發單收雙偏振系統,擴展了雷達探測能力,也使雷達更好地適應氣象業務使用及人工影響天氣作業等需求。雷達不僅能探測云雨目標的強度、速度、譜寬,還可以探測云雨目標的差分反射率因子、差分傳播相移、退極化比等參量。通過實際探測處理分析,雷達對云雨的強度、速度、譜寬、粒子相態的識別準確,探測精度高。對中小尺度風暴、冰雹、強的風切變、氣旋、龍卷、大風等災害性氣候具有實時檢測和報警能力。

整個雷達設備量小,探測距離遠,可用于固定站,也可用于移動探測。

主要技術指標:監視距離:300km;多普勒測量距離:150km;方位:0~360°;俯仰:-2°~90°;天線轉速:≤6/分鐘;強度精度:≤1dB;速度精度:≤1m/s;譜寬精度:≤1 m/s;輸出數據:強度、速度、譜寬、差分反射率因子、差分傳播相移、退極化比。

獲得軟件著作權一項:全固態多普勒天氣雷達數據處理軟件(SDWRDP),2013R11L216186

成果3:網絡天氣雷達觀測處理軟件

成果名稱:網絡天氣雷達觀測處理軟件

該軟件由網絡雷達中心服務器軟件(NRSVR)和網絡雷達監控終端軟件(NRCMT)兩部分組成。NRSVR是整個網絡雷達軟件系統中信息與命令交互的部分,NRSVR通過Internet接收來自各個雷達的工作狀態、BITE信息、參數信息并轉發給NRCMT;接收來自NRCMT的參數與控制命令并通過Internet分發給各個雷達終端;本軟件主要通過固定IP并連接上Internet實現與各個雷達終端和NRCMT的通訊交互。

NRSVR包括與各個雷達終端的通訊交互部分,與NRCMT的通訊交互部分,任務的生成與管理部分、日志記錄部分。通過接收來自雷達的BITE信息與工作狀態信息并轉發給NRCMT以實現對各個雷達的實時監控,通過轉發來自NRCMT的雷達控制命令參數給各個雷達終端以實現對各個雷達的實時控制與管理。

NRCMT包括雷達控制、實時狀態顯示、與NRSVR網絡通訊、日志記錄等部分。雷達控制部分可設置信號處理參數、伺服參數、發射機控制命令、網絡/常規模式命令、數據存儲命令,設置完成后形成報文,通過網絡發送給NRSVR,再由NRSVR轉發給各個雷達終端;實時狀態顯示部分在接收到NRSVR發送來的各個雷達的狀態信息報文后,進行解析然后顯示到軟件主界面上,便于實時監測;與NRSVR網絡通訊部分負責與NRSVR進行數據交互,接收NRSVR發送來的雷達狀態信息數據,向NRSVR發送打包好的雷達控制命令;日志記錄將系統運行狀態及操作歷史記錄到文件中以便查看。

獲得軟件著作權二項:

1)網絡雷達中心服務器軟件(NRSVR),2013R11L216215

2)網絡雷達監控終端軟件(NRCMT),2013R11L216201

成果應用情況

成果1應用情況:本成果可以直接推廣應用到氣象業務部門、氣象科研院所、部隊氣象保障等,成為獨立工作的X波段相控陣天氣雷達。本雷達可以固定安裝,也可以安裝在運輸車輛上,成為車載氣象雷達。由于相控陣雷達比傳統氣象雷達能更快速地觀測快速變化的云雨目標,因此可用于氣象業務觀測、移動氣象觀測、人工影響天氣工程等方面。本成果對我所研制的機載相控陣氣象雷達項目上有很大借鑒作用。機載相控陣氣象雷達也采用X波段工作,因此本成果的快速掃描技術、低距離副瓣脈沖壓縮技術、高速信號處理及其實時采集技術、相控陣雷達測試技術和控陣天氣雷達定標技術等關鍵技術都在機載相控陣氣象雷達推廣應用。機載相控陣氣象雷達已完成研制工作,正在進行外場試飛工作。本課題成果還應用到我所新研制的S波段相控陣天氣雷達上。

成果2應用情況:本成果可以直接推廣應用到氣象業務部門、氣象科研院所、部隊氣象保障等,成為獨立工作的X波段全固態天氣雷達。本雷達可以固定安裝,也可以安裝在運輸車輛上,成為車載氣象雷達。本雷達特別適合用于新一代天氣雷達的補盲,對于市、縣一級的氣象臺站尤為合適。因此可用于氣象業務觀測、移動氣象觀測、人工影響天氣工程等方面。中國電子科技集團公司第十四研究所在本成果基礎上,進一步研制了專為人工影響天氣作業使用的雙發雙收全固態雙線偏振多普勒天氣雷達。該雷達已經銷售到吉林省人工影響天氣項目以及新疆人工影響天氣項目中。

    成果3應用情況:中國電子科技集團公司第十四研究所在本成果基礎上,軟件推廣應用到機場多普勒天氣雷達和網絡風廓線雷達上,為南京祿口機場已經南京市氣象局分別提供了機場多普勒天氣雷達網絡軟件及風廓線雷達網絡軟件。

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