气象科技管理信息系统

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行业专项成果综述-分布式全固态网络天气雷达系统关键技术研究

发布者:张岳   来源:   发布时间:2019/9/25 16:50:58   标签:   浏览次数:5672

项目编号GYHY200806032

研究周期2008年9月2012年12月

国拨经费629万元

项目负责人】李忱

项目骨干成员李忱、陆建兵、张越、严勇、徐法冬

项目承担单位中国电子科技集团公司第十四研究所

项目协作单位】中国气象局气象探测中心、中国气象科学研究院、南京大学、南京邮电大学

主要研究成果

成果1X波段相控阵天气雷达

完成X波段相控阵天气雷达的关键技术研究,在总体设计、探测模式、脉冲压缩技术应用等方面取得突破,获得很好的效果。

相控阵技术用于气象探测,具有体积扫描时间短、波束控制灵活的特点,与传统的天气雷达相比,在灾害性天气的探测和分析方面具有很强的优越性。

本成果采用方位机械扫描、俯仰电扫描的方式研制X波段相控阵天气雷达,完成相控阵天气雷达的快速扫描技术、低距离副瓣脉冲压缩技术、高速信号处理及其实时采集技术、相控阵雷达测试技术和控阵天气雷达定标技术等关键技术研究。在雷达总体设计、探测模式、脉冲压缩技术应用等方面取得突破,研制了X波段有源相控阵天气雷达系统,获得很好的效果。通过与新一代天气雷达数据对比,检验了其探测结果的合理性。

主要技术指标:监视距离:300km;多普勒测量距离:150km;方位机械扫描:0~360°;俯仰电扫描:-2°~32°;体扫时间:≤2分钟;强度精度:≤1dB;速度精度:≤1m/s;谱宽精度:≤1 m/s;输出数据:强度、速度、谱宽。

获得软件著作权一项:相控阵天气雷达观测软件,2009R11L092969

成功获得专利一项:有源相控阵雷达用模块化收发组件,201020617998.7

成果2X波段全固态双线偏振天气雷达

采用全固态发射技术是气象雷达的重要发展方向,也是下一代气象雷达的技术体制。本项目研制的X波段双线偏振全固态气象雷达采用全固态发射机及高集成度设计技术,解决了长期困扰雷达设备的可靠性问题。将发射机、接收机、信号处理器等安装在雷达天线背部的高频箱内,简化了雷达结构,方位交连、俯仰交连均备省去,降低了系统损耗,降低了雷达硬件成本。

雷达利用变极化开关构成单发单收双偏振系统,扩展了雷达探测能力,也使雷达更好地适应气象业务使用及人工影响天气作业等需求。雷达不仅能探测云雨目标的强度、速度、谱宽,还可以探测云雨目标的差分反射率因子、差分传播相移、退极化比等参量。通过实际探测处理分析,雷达对云雨的强度、速度、谱宽、粒子相态的识别准确,探测精度高。对中小尺度风暴、冰雹、强的风切变、气旋、龙卷、大风等灾害性气候具有实时检测和报警能力。

整个雷达设备量小,探测距离远,可用于固定站,也可用于移动探测。

主要技术指标:监视距离:300km;多普勒测量距离:150km;方位:0~360°;俯仰:-2°~90°;天线转速:≤6/分钟;强度精度:≤1dB;速度精度:≤1m/s;谱宽精度:≤1 m/s;输出数据:强度、速度、谱宽、差分反射率因子、差分传播相移、退极化比。

获得软件著作权一项:全固态多普勒天气雷达数据处理软件(SDWRDP),2013R11L216186

成果3:网络天气雷达观测处理软件

成果名称:网络天气雷达观测处理软件

该软件由网络雷达中心服务器软件(NRSVR)和网络雷达监控终端软件(NRCMT)两部分组成。NRSVR是整个网络雷达软件系统中信息与命令交互的部分,NRSVR通过Internet接收来自各个雷达的工作状态、BITE信息、参数信息并转发给NRCMT;接收来自NRCMT的参数与控制命令并通过Internet分发给各个雷达终端;本软件主要通过固定IP并连接上Internet实现与各个雷达终端和NRCMT的通讯交互。

NRSVR包括与各个雷达终端的通讯交互部分,与NRCMT的通讯交互部分,任务的生成与管理部分、日志记录部分。通过接收来自雷达的BITE信息与工作状态信息并转发给NRCMT以实现对各个雷达的实时监控,通过转发来自NRCMT的雷达控制命令参数给各个雷达终端以实现对各个雷达的实时控制与管理。

NRCMT包括雷达控制、实时状态显示、与NRSVR网络通讯、日志记录等部分。雷达控制部分可设置信号处理参数、伺服参数、发射机控制命令、网络/常规模式命令、数据存储命令,设置完成后形成报文,通过网络发送给NRSVR,再由NRSVR转发给各个雷达终端;实时状态显示部分在接收到NRSVR发送来的各个雷达的状态信息报文后,进行解析然后显示到软件主界面上,便于实时监测;与NRSVR网络通讯部分负责与NRSVR进行数据交互,接收NRSVR发送来的雷达状态信息数据,向NRSVR发送打包好的雷达控制命令;日志记录将系统运行状态及操作历史记录到文件中以便查看。

获得软件著作权二项:

1)网络雷达中心服务器软件(NRSVR),2013R11L216215

2)网络雷达监控终端软件(NRCMT),2013R11L216201

成果应用情况

成果1应用情况:本成果可以直接推广应用到气象业务部门、气象科研院所、部队气象保障等,成为独立工作的X波段相控阵天气雷达。本雷达可以固定安装,也可以安装在运输车辆上,成为车载气象雷达。由于相控阵雷达比传统气象雷达能更快速地观测快速变化的云雨目标,因此可用于气象业务观测、移动气象观测、人工影响天气工程等方面。本成果对我所研制的机载相控阵气象雷达项目上有很大借鉴作用。机载相控阵气象雷达也采用X波段工作,因此本成果的快速扫描技术、低距离副瓣脉冲压缩技术、高速信号处理及其实时采集技术、相控阵雷达测试技术和控阵天气雷达定标技术等关键技术都在机载相控阵气象雷达推广应用。机载相控阵气象雷达已完成研制工作,正在进行外场试飞工作。本课题成果还应用到我所新研制的S波段相控阵天气雷达上。

成果2应用情况:本成果可以直接推广应用到气象业务部门、气象科研院所、部队气象保障等,成为独立工作的X波段全固态天气雷达。本雷达可以固定安装,也可以安装在运输车辆上,成为车载气象雷达。本雷达特别适合用于新一代天气雷达的补盲,对于市、县一级的气象台站尤为合适。因此可用于气象业务观测、移动气象观测、人工影响天气工程等方面。中国电子科技集团公司第十四研究所在本成果基础上,进一步研制了专为人工影响天气作业使用的双发双收全固态双线偏振多普勒天气雷达。该雷达已经销售到吉林省人工影响天气项目以及新疆人工影响天气项目中。

    成果3应用情况:中国电子科技集团公司第十四研究所在本成果基础上,软件推广应用到机场多普勒天气雷达和网络风廓线雷达上,为南京禄口机场已经南京市气象局分别提供了机场多普勒天气雷达网络软件及风廓线雷达网络软件。

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