韓宇龍，韋慶玲，蘇禹賓，王 瑋，黎 勛

(1.廣西壯族自治區(qū)氣象技術(shù)裝備中心,廣西 南寧 530022；2.廣西壯族自治區(qū)崇左市氣象局,廣西 崇左 532200)

1 前言

為規(guī)范天氣雷達(dá)定標(biāo)業(yè)務(wù)，確保天氣雷達(dá)探測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，中國氣象局綜合觀測司組織制定了《天氣雷達(dá)定標(biāo)業(yè)務(wù)規(guī)范(試行)》(以下簡稱《規(guī)范》)。根據(jù)《規(guī)范》要求，雷達(dá)臺站人員需要進(jìn)行接收系統(tǒng)機(jī)內(nèi)測量噪聲系數(shù)測量、發(fā)射脈沖峰值功率定標(biāo)、天線控制精度檢查等內(nèi)容的定標(biāo)。在定標(biāo)過程中，需要將儀表獲得的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行取對數(shù)、計算均方根等復(fù)雜公式計算才能判斷雷達(dá)性能是否符合《規(guī)范》要求。

當(dāng)雷達(dá)發(fā)生故障時，RDA(Radar Data Acquisition)計算機(jī)上僅顯示故障代碼及故障的英文信息。這使得臺站人員必須先查詢故障信息對照表獲取故障的中文信息后才能了解故障的具體情況。

基于上述原因，筆者設(shè)計了一款應(yīng)用程序用于輔助臺站人員進(jìn)行日常的雷達(dá)維護(hù)定標(biāo)，該應(yīng)用程序集成了定標(biāo)常用的計算公式、雷達(dá)詳細(xì)報警信息及RDA計算機(jī)相關(guān)指令等內(nèi)容。以下對該應(yīng)用程序的具體功能進(jìn)行介紹。

2 功能介紹

2.1 接收系統(tǒng)機(jī)內(nèi)測量噪聲系數(shù)計算

噪聲系數(shù)是指接收系統(tǒng)輸入端信號噪聲比與輸出端信號噪聲比的比值。臺站人員只能從RDA計算機(jī)里的RCC(Radar Control Console)軟件讀取到機(jī)內(nèi)接收系統(tǒng)的噪聲溫度，無法直接讀取噪聲系數(shù)。噪聲溫度(TN)與噪聲系數(shù)(NF)的換算公式為：

(1)

在該項功能的界面(圖1)，臺站使用人員將需要轉(zhuǎn)換的噪聲溫度值輸入對應(yīng)的文本框內(nèi)并點擊“計算”按鈕后程序會自動計算出相應(yīng)的噪聲系數(shù)。

圖1 噪聲系數(shù)計算界面Fig.1 Calculation interface for noiseFigure

2.2 天線控制精度誤差計算

天線控制精度指通過伺服系統(tǒng)使天線自動到達(dá)方位和俯仰預(yù)定位置的精度。臺站人員需要通過RDASOT(Radar Data Acquisihon System Operability Test)軟件發(fā)送天線方位和仰角的定位指令，當(dāng)雷達(dá)天線停穩(wěn)后，記錄天線當(dāng)前指示值與預(yù)置值之間差值。分別用12個不同方位角和俯仰角的實測值與預(yù)置值之間的均方根誤差來表征。

在該項功能的界面(圖2)，臺站使用人員將需要計算12個不同方位角或俯仰角的實測值輸入對應(yīng)的文本框并點擊“計算”按鈕后，程序會自動根據(jù)均方根誤差計算公式：

(2)

計算出相應(yīng)的均方根誤差。

圖2 控制精度計算界面Fig.2 Calculation interface for control accuracy

2.3 定向耦合器衰減計算

發(fā)射脈沖平均功率是指單位時間內(nèi)信號功率，根據(jù)發(fā)射脈沖功率測量框圖(圖3)可知，測量功率前需要先計算從定向耦合器至功率探頭的偏移量。

圖3 發(fā)射脈沖功率測量框圖Fig.3 Block diagram of transmit pulse power measurement

定向耦合器的耦合度與信號通過它時的頻率有關(guān)。而定向耦合器的銘牌上不一定會標(biāo)注雷達(dá)中心頻率的耦合度，因此需要將高于中心頻率的耦合度與低于中心頻率的耦合度進(jìn)行線性計算，從而得到雷達(dá)中心頻率的耦合度，進(jìn)而保證雷達(dá)發(fā)射脈沖功率測量的準(zhǔn)確性。

在該項功能的界面(圖4)，臺站使用人員將需要計算的頻率以及該頻率在定向耦合器銘牌上附近的兩個頻率值及耦合度輸入對應(yīng)的文本框并點擊“計算”按鈕后，程序會自動根據(jù)公式:

(3)

計算出定向耦合器在中心頻率時的耦合度(L中心頻率)。

圖4 定向耦合器衰減計算界面Fig.4 Calculation interface for directional coupler attenuation

2.4 占空比計算

根據(jù)《規(guī)范》要求，定標(biāo)時需要測量的是發(fā)射脈沖峰值功率。由于臺站配備的功率計測量的是平均功率，因此需要臺站人員在測量完發(fā)射脈沖寬度后計算出發(fā)射脈沖的占空比并輸入功率計。

圖5 占空比計算界面Fig.5 Calculation interface for duty cycle

2.5 報警代碼查詢

將報警代碼中英文對照表以數(shù)據(jù)庫形式打包在安裝程序內(nèi)。然后在安裝時將數(shù)據(jù)庫寫入手機(jī)。在使用該查詢功能時，應(yīng)用程序會自動調(diào)用手機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢。

在該項功能的界面(圖6)，臺站使用人員將報警代碼輸入對應(yīng)的文本框并點擊“查詢”按鈕后，程序會將查詢到的報警狀態(tài)、報警類型、報警設(shè)備、英文報警信息、中文報警信息等內(nèi)容分行顯示出來。

圖6 報警代碼查詢界面Fig.6 Inquire interface for alarm code

2.6 常用信息

該界面(圖7)以文本形式將一些RDA計算機(jī)常用的指令顯示出來，方便臺站維護(hù)人員查看使用。

圖7 常用信息界面Fig.7 interface for the most frequently-needed information

3 小結(jié)

該輔助工具已在廣西部分雷達(dá)臺站試用。雷達(dá)臺站維護(hù)人員普遍反映該輔助工具操作簡單、實用性強(qiáng)，能夠節(jié)約維護(hù)時間、提高維護(hù)效率。

接下來計劃繼續(xù)完善該輔助工具，增加查詢報警代碼的時候顯示可能產(chǎn)生該報警信息的故障點的內(nèi)容，方便雷達(dá)臺站維護(hù)人員查找并排除故障。