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“把脉”雷达开好“药方”
——探测中心完成6种型号雷达样机技术升级

来源:中国气象报社   发布时间:2019年08月08日08:48
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本文专家顾问:中国气象局气象探测中心正研级高工邵楠、工程师王箫鹏

采访人:中国气象报记者简菊芳 

  核心阅读

  ■统一了雷达定标和监测体系、体扫模式、关键适配参数等7项技术标准,并首次引入雷达故障预测与健康管理技术。

  ■速调管、汇流环等雷达关键器件质量大幅度提升,寿命延长了50%。

  ■对标世界气象组织提出的9项技术指标,技术升级后,3项指标达到国际领先水平,4项指标达到国际先进水平,与美国等发达国家水平相当。

  技术升级,势在必行

  自上世纪九十年代以来,我国陆续布设了200余部新一代天气雷达,在天气预报、气候预测、气象服务、防灾减灾、应对气候变化等方面发挥了重要作用。

  但是,经过多年的运行,雷达存在可靠性变差和性能参数降低、软件测试功能不完善、回波异常情况较多等问题。同时,各型号雷达定标方法、信号处理器算法等关键技术标准不统一,加之雷达技术的日益更新换代,原有雷达难以满足气象业务和服务新的需求。

  2016年,中国气象局综合观测司(以下简称“观测司”) 组织中国气象局气象探测中心(以下简称“探测中心”)对部分业务雷达(含CNRAD/SA、SB、SC、CB、CC、CD等型号)进行业务检查,发现抽检的雷达关键参数测量值全部合格的情况偏少。雷达软硬件,尤其是硬件存在的一些问题,影响了雷达观测数据质量和组网一致性,最终制约了防灾减灾效益发挥。

  按照中国气象局的要求,经过近三年的努力,探测中心完成了6种型号雷达样机软硬件的技术升级,并全部通过在站验收测试。下一步,将按照统一的技术标准开始对全国布网雷达进行技术升级,并规范新建雷达生产。

  多项关键技术标准得以改进和统一

  技术升级所涉及的6种型号雷达样机分别来自4个不同的生产厂家,定标方法、体扫模式、信号处理等均存在不一致性,影响了探测数据质量和后期资料同化。

  对此,探测中心提出了统一天气雷达定标和监测体系、体扫模式、关键适配参数、软件测试平台、信号处理器、新增标准输出控制器、提升关键器件性能等7项雷达关键技术标准。

  技术升级后,各型号雷达在线自动测试、上传监控状态参数得到统一。同时,回波强度定标在各型号雷达中实现了定标方法、在线定标校正测试信号的统一,确保了组网雷达观测数据的一致性。

  以统一定标和监测体系为例,探测中心要求各型号雷达增加了相位噪声、噪声系数、杂波抑制参数在线测试等功能,为技术升级后雷达布网观测、探测数据应用、雷达维护管理等夯实了基础。

  在统一体扫模式方面,各型号雷达同一体扫模式的仰角、层数、体扫周期、脉冲波形处理方式及探测范围等主要参数在技术升级中得到统一。根据需要统一增加了高山模式,提高了雷达地物抑制能力,使雷达“视角”更宽阔,组网拼图的覆盖率更高。

  值得一提的是,此次技术升级还为雷达首次引入了故障预测和健康管理技术。探测中心完成了各型号雷达整机、发射、接收、伺服等40余类指标分析入库,建立了基于故障库和数据分析模型的雷达健康“管家”模式。

  此举不仅可以减少设备带“病”工作的几率,还可以指导保障人员对可能出现问题的组(部) 件提前进行维护,推动雷达由事后维修和定时维护逐渐向基于状态维护的转变。

  性能改进,用数字说话

  如今,6部雷达样机已经全部技术升级完毕。升级后的样机系统相位噪声等13项关键性能指标明显提升,进一步增强了雷达对弱回波的探测能力。接收系统动态、相位噪声、距离分辨率等7项技术指标达到或领先国际先进水平。

  雷达定标和监测体系、体扫模式、信号处理器算法等7项技术标准得以优化、统一,设备基本实现标准化、规范化。

  雷达回波强度定标在5个方面都实现了统一,雷达在线自动测试、上传监控状态参数统一为5类67项;各型号雷达大幅增加在线监测参数,部分型号达200余项,技术升级后100余项适配参数能够定时上传,在确保组网雷达观测资料一致性的同时,为实时掌握雷达状态提供了数据支撑。

  技术升级后,雷达速调管、汇流环等关键器件寿命均延长了1倍以上,雷达运行稳定性进一步提高。

  此外,此次技术升级中新增的标准输出控制器,实现了雷达关键性能指标分析、10余类故障自动定位、4类业务定标过程管理、3类附属设备远程监控;内置的标准化远程控制功能使得保障人员能够通过网络对雷达进行开关机、故障复位、模式切换等,满足了雷达无人值守自动化运行要求,雷达维修效率提高67%、故障率降低10%,进一步提高了我国雷达保障信息化和智能化水平。

  (来源:《中国气象报》8月5日三版 责任编辑:崔国辉)

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