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探究民航机场多普勒天气雷达双机备份技术及可靠性发布时间：2022-11-16T03:25:05.081Z 来源：《中国科技信息》2022年第7月14期作者：于宗倢[导读] 中国现有的天气雷达系统基本上都是单独的于宗倢内蒙古自治区民航机场集团有限责任公司通辽分公司内蒙古通辽市 028000摘要：中国现有的天气雷达系统基本上都是单独的，系统一旦发生故障，极易导致飞机停机，对航空运输的气象保障工作产生重大影响。
多普勒气象雷达（TDWR）被安装在美国FAA的终端区，除了雷达的天线馈电和随动系统是单机系统，TDWR的主要组成部分是两台计算机，并能实现自动转换。
为了保证系统的稳定性和可靠性，ATC辅助雷达也采取了相似的结构。
双机备份是提高系统可靠性和提高机场气象服务能力的一个重要方法。
关键词：民航机场；多普勒天气雷达；双机备份技术1双机雷达的设计思路及其组成1.2双机备份技术的设计思路双机备份技的每个子系统由两组独立的装置组成，这两组装置是互相冗余的备用装置。
该系统能在冗余控制面板的控制下，自动进行重组，无缝切换，在线维修，使MTBCF达到10000小时以上。
在整体的设计思路上，充分利用了民航气象系统多年的气象专业人员的宝贵经验和实际应用；从应用目的上看，该系统满足了中华人民共和国民用航空工业标准，满足了民航机场的安全需求。
随着企业的发展，终端的软件和软件都可以进行更新。
气象雷达操作简单，安装维护简单，可靠性高，稳定性好，具备完善、稳定的安全保障体系，能够日夜不停地工作，对环境的适应。
整体的雷达系统能够在当地（雷达站）和远端（气象站）拥有同样的控制、显示、测试和维护的能力。
1.2双机雷达的组成气象雷达由三部分组成，雷达塔的上部安装有天线，主设备安装在主控制室，最后的终端设备安装在空中交通控制大厦的气象站。
天线罩，天线反射器，室外反馈线，天线转盘等都需要考虑天线部件。
天线的安全是整个雷达系统的关键。
如果天线部件受损，则不能正确地接收到信号。
科技成果——机场终端区多普勒天气雷达技术开发单位中国船舶工业集团公司北京雷音电子技术开发有限公司技术简介ADWR-X45型机场终端区多普勒天气雷达是国内首部专为机场气象保障用途而设计的天气雷达，其性能完全达到且部分超过《民用机场多普勒天气雷达系统技术规范（AP-117-TM-2012-02）》的各项指标。
主要技术指标（1）雷达体制：全相参脉冲多普勒体制；（2）工作频率：9.3GHz-9.7GHz（点频工作）；（3）方位角扫描范围：0度到360度，仰角扫描范围：-2度到90度；（4）探测范围：强度监测距离：≥300公里，强度测量距离：≥150公里，速度监测距离：≥150公里，速度测量距离：≥120公里；（5）探测分辨力：距离分辨力：≤120米，测高分辨力：≤100米，强度分辨力：≤0.5dBZ，速度分辨力：≤0.2米/秒，谱宽分辨力：≤0.2米/秒；（6）探测最大允许误差：距离误差：≤150米，测高误差：≤200米（100公里），≤300米（100公里-200公里），方位角误差：≤0.1度，仰角误差：≤0.1度，强度误差：≤1dBZ，速度误差：≤1米/秒，谱宽误差：≤1米/秒。
技术特点ADWR-X45借鉴了美国机场终端区天气雷达TDWR的设计理念，其主要技术性能指标达到TDWR的水平，具有高系统灵敏度、高分辨率、高精度的特点；具备探测晴空湍流、超低空风切变和微下击暴流等小尺度危险天气的能力以及实时在线检测和自动标校能力；“临近体扫”技术的应用，提高了产品显示实时性，在一定程度上缓解了不同航空气象用户对天气雷达产品实时性需求的矛盾；雷达系统基于无人值守理念设计，支持远程一键式遥控雷达，可靠性高，可24小时连续工作。
雷达系统可采用移动式和固定式等多种安装形式。
技术水平国际先进使用范围各大民用、军用机场空管气象系统，也可用于各气象局、台站预报系统。
专利状态授权专利4项技术状态批量生产、成熟应用阶段合作方式许可使用、技术服务预期效益推动民航天气雷达探测向高分辨率、高灵敏度以及定量测量发展，提升民航气象探测业务的水平，逐步推进机场现有天气雷达升级，实现机场天气雷达国产化。
多普勒雷达测速原理多普勒雷达是一种利用多普勒效应测量速度的无线电信号探测设备。
这种设备最早用于军事领域，用于测量飞机或导弹的速度和方向，现在也广泛应用于民用领域，如测量车辆、船只等的速度。
多普勒效应是一种物理现象，当射向运动物体的信号被反弹回来时，由于物体的运动会导致信号的频率发生变化。
具体来说，当物体向前运动时，信号的频率会变高，反之亦然。
这种变化的现象称为多普勒效应。
多普勒雷达使用这种效应来测量物体的速度。
多普勒雷达的工作原理是，向运动的物体发射一束电磁波，这个电磁波会反弹回来并被接收器接收。
接收器会检测到反弹回来的电磁波的频率，然后根据多普勒效应计算出物体的速度。
多普勒雷达的精度受到一些因素的影响，其中最明显的就是多普勒频移的大小。
这个频移的大小取决于物体的速度、雷达和物体之间的距离、以及电磁波的频率。
如果距离太远或者电磁波的频率太高，可能会导致多普勒频移过小，从而影响速度的测量精度。
另一个影响多普勒雷达精度的因素是多径效应。
当电磁波碰到物体后，它可能会反弹多次，导致接收器接收到多个信号。
这些信号可能会产生干扰，从而影响速度的测量精度。
为了解决这些问题，多普勒雷达通常会采用一些技术来提高测量精度。
可以使用更高精度的频率合成器来发射电磁波，或者使用数字信号处理技术来滤除多径效应。
除了测量速度，多普勒雷达还可以用于其他的应用，如测量距离、探测气象现象、探测海洋生物等。
测量距离是多普勒雷达最常见的应用之一。
它通过测量电磁波从雷达发射器到物体再返回到接收器的时间来计算距离。
多普勒雷达还可以用于探测气象现象，如暴风雨、雷暴等。
在这种情况下，雷达会发射电磁波，然后接收反弹回来的信号。
气象现象会导致反射信号的强度、频率和相位发生变化，从而使雷达可以识别出不同的气象现象。
多普勒雷达还可以用于探测海洋生物，如鱼类和海豚等。
在这种应用中，雷达会发射电磁波，然后监听反弹回来的信号。
当电磁波碰到鱼类或海豚等生物时，会反弹回来，产生一个信号。
多普勒雷达技术在航天领域的应用与研究多普勒雷达技术是一种利用多普勒效应来实现目标检测的雷达系统。
多普勒效应是指当一个物体相对于观测者运动时，其发出的波长会发生变化，这种变化称为多普勒效应。
多普勒雷达技术可以通过检测目标与雷达之间的相对运动来确定目标的速度和方向，因此在航天领域具有广泛的应用和研究价值。
一、多普勒雷达技术在航天领域的应用1. 航天器轨道测量多普勒雷达技术可以用于测量航天器的轨道参数，如轨道高度、速度、轨道倾角等。
这些参数对于航天器的控制和导航至关重要，因此多普勒雷达技术在航天器的运行和控制中扮演着重要的角色。
2. 行星探测多普勒雷达技术可以用于行星探测任务中，通过检测目标与探测器之间的相对运动来确定目标的距离、速度和方向。
这些信息对于行星探测任务的执行和数据分析具有重要意义。
3. 太空垃圾监测随着人类在太空中的活动越来越频繁，太空垃圾也越来越多。
多普勒雷达技术可以用于太空垃圾的监测和跟踪，及时发现并避免太空垃圾对航天器和卫星的损害。
4. 卫星通信多普勒雷达技术可以用于卫星通信中，通过检测卫星与地面站之间的相对运动来确定信号传输的时间延迟和频率偏移，从而提高通信质量和可靠性。
二、多普勒雷达技术在航天领域的研究1. 多普勒雷达信号处理算法多普勒雷达信号处理算法是实现多普勒雷达技术的关键。
当前，研究人员正在不断探索和改进多普勒雷达信号处理算法，以提高其精度和可靠性。
2. 多普勒雷达系统设计与优化多普勒雷达系统的设计与优化是实现高精度目标检测和跟踪的关键。
当前，研究人员正在不断探索和改进多普勒雷达系统的设计与优化方法，以提高其性能和适应性。
3. 多普勒雷达技术与其他技术的融合多普勒雷达技术与其他技术的融合可以进一步提高其检测和跟踪精度。
当前，研究人员正在不断探索多普勒雷达技术与其他技术（如光学、红外、声学等）的融合方法，并取得了一定的进展。
综上所述，多普勒雷达技术在航天领域具有广泛的应用和研究价值。
探讨民航多普勒气象雷达接收机的选型及故障分析处理摘要：本文主要探讨民航多普勒气象雷达接收机的选型及故障分析处理。
针对民航多普勒气象雷达接收机在选型和使用过程中可能遇到的故障进行了分析和处理，并提出了相应的解决办法。
本文从接收机的性能指标、功能特点以及品牌等方面进行了详细比较和分析，旨在为选择、使用和维护民航多普勒气象雷达接收机提供参考和帮助。
关键词：多普勒气象雷达；接收机；选型；故障分析；处理正文：民航多普勒气象雷达是航空气象领域的重要工具，它能够提供准确的天气预报和飞行安全保障。
选购和使用民航多普勒气象雷达接收机是保证雷达正常运行的重要环节之一。
一、选型在选型时，应注意以下几点：（1）性能指标。
包括灵敏度、分辨率、动态范围、射频带宽等。
（2）功能特点。
有时空分辨率、雷达带宽、脉冲宽度等。
（3）品牌。
应选用知名品牌，对于同品牌不同型号的接收机也需要进行比较分析。
二、故障分析处理在使用过程中，可能会出现以下故障：（1）无法正常启动：应检查供电线路和开机操作是否正确，排除软件故障。
（2）接收信号异常：应检查射频线路和天线是否连接良好，检查信号入口和输入电平是否正常。
（3）测量数据异常：应检查数据传输线路是否稳定，是否出现干扰，同时注意雷达天线周围环境的变化。
以上仅是可能出现的故障，具体情况还需要根据具体设备进行分析处理。
针对上述故障，应采取以下措施：（1）根据设备手册进行调试和维修。
（2）及时更新设备驱动程序和软件。
（3）对设备进行定期维护和保养。
总之，选用合适的民航多普勒气象雷达接收机，并采取正确的维护和保养措施，保证其正常运行，对于提高航空气象预报准确率和确保飞行安全具有重要意义。
三、常见问题及解决方案3.1 接收信号异常或无信号可能原因：（1）射频线路或天线连接存在问题。
（2）信号输入电平不合适。
（3）天气或环境变化导致信号接收质量下降。
（4）接收机出现硬件故障。
解决方案：（1）检查射频线路和天线连接是否良好，及时更换损坏的线路或天线。
I G I T C W技术 分析Technology Analysis56DIGITCW2022.121 研究背景航班延误一直是民众关注的话题，而天气原因又是造成航班延误的重要原因，为降低天气原因对航班造成的影响，需对中短期临近天气预报及预警提出更高的要求。
多普勒天气雷达作为高性能数字化雷达，是中短期临近天气预报及预警的重要检测工具，它主要由雷达控制处理器（RCP ）、雷达发射机（TX ）、接收机（RX ）、雷达信号处理器（RSP ）、天线控制单元（ACU ）、天馈系统、彩虹控制系统、雷达可视化监控系统等部分组成。
由于多普勒天气雷达长期处于运行状态，各部件的运行时间较长，同时又受工作环境影响，该雷达一旦发生故障，将会对天气监测及航班运行造成重大影响，所以为了使雷达能够长期有效地运行，操作人员需要了解雷达各系统的工作原理，在日常维护上多下功夫，掌握其维护维修技巧，使其能够稳定地提供气象监测服务[1]。
2 俯仰伺服系统故障分析与处理伺服系统的组成如图1所示，其主要可能出现故障的部位有汇流环、旋转变压器、伺服控制板、伺服驱动和电机等，另外还要关注伺服电源的供电是否正常，电源、信号线缆是否因屏蔽不良受干扰等情况。
针对此类故障现象进行分析，初步定位故障原因大概分为以下方面。
（1）俯仰速率异常。
天线的俯仰速率在某一时刻，可能是在半点校准的时候速率过快导致告警；也有可能是由于任务问题，在做zero check 的时候时间太短，速率太快导致告警。
为此观察了几个任务周期后，发现告警出现的俯仰角度没有规律，速率也并没有超限。
后来尝试调高俯仰速率的上限，仍出现告警，完全排除实际速率超限，可能是天线的EL Speed 信号本身出现问题[2]。
（2）EL 伺服控制板和伺服驱动故障。
由于EL S p e e d L i m i t 告警由E L 伺服驱动器送出，因此先对调了方位和俯仰的伺服驱动器核心板，仍出现告警；然后对调了俯仰和方位整个伺服驱动器，故障多普勒天气雷达在民航机场的使用故障案例分析及思考李世瑾（民航中南空管局气象中心，广东 广州 510800）摘要：广州METEOR 1500C多普勒天气雷达是白云机场乃至大湾区的重要气象探测设备，气象预报、管制等用户对该雷达运行稳定性和可靠性具有很高要求。
多普勒雷达测量运动物体的速度和距离多普勒雷达（Doppler Radar）是一种广泛应用于气象、交通和军事等领域的测量工具，它能够准确地测量运动物体的速度和距离。
多普勒雷达是基于多普勒效应原理工作的，通过分析接收到的雷达信号的频率变化，可以推断出运动物体的速度和距离信息。
下面将详细介绍多普勒雷达的工作原理和应用。
一、多普勒效应原理多普勒效应是物理学中一个重要的知识点，它描述了当波源和观察者相对运动时，波的频率会发生变化。
在多普勒雷达中，信号源是发射出的电磁波，而运动物体则充当了观察者的角色。
当运动物体靠近或远离雷达设备时，接收到的信号的频率会发生变化。
如果物体靠近，接收到的频率将会比原始频率高；而如果物体远离，接收到的频率将低于原始频率。
利用这一原理，我们可以通过分析信号频率的变化来计算物体的速度和距离。
二、多普勒雷达的工作原理多普勒雷达的工作原理可以分为发射和接收两个过程。
首先，雷达设备会发射一束电磁波束，这个波束会经过天线发射出去。
当波束遇到物体时，部分电磁波会被物体吸收、散射或反射。
这些散射回来的电磁波会再次经过雷达天线接收。
接收到的信号被送入雷达系统进行分析。
在分析过程中，系统会比较接收到的信号的频率和发射信号的频率之间的差异。
如果接收到的信号的频率比发射信号的频率高，那么说明物体正在向雷达设备靠近；反之，如果接收到的频率低于原始频率，说明物体正在远离。
通过计算频率差异和已知的发射频率，我们可以得到物体的速度信息。
此外，多普勒雷达还可以根据信号的往返时间来计算物体与雷达设备的距离。
通过测量信号发射和接收之间的时间间隔，并结合电磁波在空气中的传播速度，可以得到运动物体的距离。
三、多普勒雷达的应用多普勒雷达在不同领域有着广泛的应用。
以下是几个主要的应用领域：1. 气象雷达：气象部门使用多普勒雷达来观测和预测天气状况，如降水、风暴和雷暴等。
通过测量降雨颗粒的运动速度和方向，可以对降雨区域进行精确的监测和预警。
机载预警雷达构型探测性能影响分析机载预警雷达是一种安装在飞机上的监视雷达系统，用于探测和跟踪空中目标，提供飞行员和地面指挥部与来袭目标以及周围情况的实时信息，以确保飞行安全和战斗效果。
机载预警雷达的构型和性能对其探测能力和工作效果具有重要影响。
机载预警雷达的构型对其探测性能有很大影响。
机载预警雷达的构型包括天线、雷达系统、信号处理装置等。
天线的性能直接影响雷达的敏感度和方向性。
天线的增益和波束宽度决定了雷达探测的灵敏度和方位角分辨率。
天线的旋转速度和倾角范围也决定了雷达的探测范围和高度分辨率。
雷达系统的发射功率和脉冲宽度也直接影响雷达的探测距离和目标强度测量精度。
信号处理装置的处理能力和抗干扰能力也是影响雷达的探测性能的重要因素。
机载预警雷达的性能对其探测能力有很大影响。
雷达的探测能力包括探测距离、探测概率和误报概率等指标。
探测距离是雷达能够探测到目标的最远距离，受到雷达发射功率、天线增益和目标特性等因素影响。
探测概率是指雷达正确探测到目标的概率，受到雷达探测门限和目标信号强度等因素影响。
误报概率是指雷达误报目标的概率，受到雷达抗干扰能力和环境杂波等因素影响。
性能优越的机载预警雷达能够具备更远的探测距离、更高的探测概率和更低的误报概率，提供更准确的目标信息。
机载预警雷达的探测性能对任务执行效果有很大影响。
机载预警雷达在战斗中的任务包括目标探测、目标识别和目标跟踪等。
探测性能的好坏直接影响机载预警雷达的作战能力和执行任务的效果。
探测能力高的机载预警雷达能够及时探测到来袭目标，为飞行员和指挥部提供可靠的目标信息，使其能够采取相应的战术措施。
探测性能好的机载预警雷达还能提供更准确的目标识别和跟踪信息，有利于战斗指挥和目标打击的执行效果。
多普勒雷达多普勒雷达就是利用多普勒效应进行定位，测速，测距等工作的雷达。
所谓多普勒效应就是，当声音，光和无线电波等振动源与观测者以相对速度V相对运动时，观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率有所不同。
因为这一现象是奥地利科学家多普勒最早发现的，所以称之为多普勒效应。
由多普勒效应所形成的频率变化叫做多普勒频移，它与相对速度V成正比，与振动的频率成反比。
脉冲多普勒雷达是利用多普勒效应制成的雷达。
1842年，奥地利物理学家C·多普勒发现波源和观测者的相对运动会使观测到的频率发生变化，这种现象被称为多普勒效应。
脉冲多普勒雷达的工作原理可表述如下：当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率出现频率差，称为多普勒频率。
▼根据多普勒频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度；▼根据发射脉冲和接收的时间差，可以测出目标的距离。
▼同时用频率过滤方法检测目标的多普勒频率谱线，滤除干扰杂波的谱线，可使雷达从强杂波中分辨出目标信号。
所以脉冲多普勒雷达比普通雷达的抗杂波干扰能力强，能探测出隐蔽在背景中的活动目标。
脉冲多普勒雷达于20世纪60年代研制成功并投入使用。
20世纪70年代以来，随着大规模集成电路和数字处理技术的发展，脉冲多普勒雷达广泛用于机载预警、导航、导弹制导、卫星跟踪、战场侦察、靶场测量、武器火控和气象探测等方面，成为重要的军事装备。
装有脉冲多普勒雷达的预警飞机，已成为对付低空轰炸机和巡航导弹的有效军事装备。
此外，这种雷达还用于气象观测，对气象回波进行多普勒速度分辨，可获得不同高度大气层中各种空气湍流运动的分布情况。
机载火控系统用的主要是脉冲多普勒雷达。
如美国战机装备的 A P G－68雷达，代表了机载脉冲多普勒火控雷达的先进水平。
它有18种工作方式，可对空中、地面和海上目标边搜索边跟踪，抗干扰性能好，当飞机在低空飞行时，还可引导飞机跟踪地形起伏，以避免与地面相撞。
