民航雷达监控（精选四篇）
民航雷达监控 篇1
整个系统结构由数据传感、前端数据处理嵌入式设备、传输通信、远程监控等四大部分组成, 结构框图如图1所示。
其中数据传感部分和嵌入式数据处理设备放在雷达天线塔上, 完成各监控项目的采集、空调控制和前期数据处理。因为雷达天线塔离雷达询问机柜的机房比较远, 如果机房内的本地监控计算机和天线塔内的嵌入式数据处理设备之间的数据通信采用线缆传输的话, 就会造成布线繁杂, 同时也容易把雷电引入机房内。为了减少布线和满足防雷要求, 系统采用无线通信模式将机房本地监控计算机和雷达塔上的嵌入式数据处理设备连接起来。本地监控计算机完成对数据进行更高层次的数据分析处理, 包括各种参数的配置和状态监测等。远程监控计算机是为了满足设备维护人员在远程对无人值守的雷达站的雷达室外单元运行环境进行监控。
1.1 数据传感
雷达室外单元包含很多精密组件, 为了保障雷达长时间安全稳定运行, 必须为其提供一个良好的工作环境。数据传感的作用就是尽可能全面采集雷达的运行环境参数和通过控制空调来调节温湿度, 为雷达提供一个良好的工作环境。
1.1.1 温度采集
本系统采用多点温度监测。通过布置多个传感器对雷达的油泵马达、方位马达、油流、大盘体表、天线塔内等的温度进行综合监测。系统选用DallasSemiconductor公司生产的DS18B20作为温度传感器。该温度传感器采用独特的单总线接口, 只需要一根总线线通信实现多点温度检测的功能, 简化了分布式温度传感应用。无需外部元件, 可用数据总线供电, 电压范围为3.0 V至5.5 V, 无需备用电源。测量温度范围为-55℃至+125℃。温度可达12位分辨率, 最小变化温度为0.0625℃。
1.1.2 湿度采集
当环境的湿度值太高时, 容易导致电子线路漏电, 严重威胁雷达的安全运行, 所以本系统加上了湿度监控功能。当湿度值异常时, 通过启动空调的相应功能来调节环境的湿度, 使之在一个良好的范围之内。本系统选用Apollo深圳光之神电子公司生产的HS1101LF环保型湿度传感器, 该传感器湿度量程1-99%RH, 精度±2%RH, 为宽温度工作范围 (-60-140℃) , 线性输出好, 工作稳定可靠。
1.1.3 风速采集
雷达的室外单元往往架设在高位置的天线塔上, 常年经受风吹雨打。对于没有天线罩的雷达室外单元来说, 长期的强风极有可能对雷达天线造成无法自动复原的物理损坏。通过风速监测, 就可以动态地了解天线周围的风速情况, 当其处于很强的大风时, 可以选择响应的措施, 避免强风损坏雷达。本系统采用FRWS风速传感器, 该传感器量程大、线性好、抗雷击能力强, 满足系统设计要求。
1.1.4 振动采集
本系统从细节处考虑, 打破常规的检测手段, 通过自适应振动监测雷达室外单元的状态。当雷达正常运行时, 室外单元的天线在大盘方位点击的驱动下做有周期性的旋转, 振动比较小, 而且非常有规律。但是当电机异常、减速装置异常、旋转铰链异常、天线异常或其它相关因素异常时, 就会导致振动的异常。本系统通过对振动的连续监测, 从细微的变化中提取出重要的信号来监测设备的运行情况。系统采用飞思卡尔公司生产的MMA7260QT三轴加速度传感器来检测设备的震动情况, 该传感器能够检测X、Y和Z轴的加速度情况, 可以软件选择1.5g/2g/4g/6g加速度量程, 适应不同的震动情况。
1.1.5 空调控制
温度对设备的电子元器件、绝缘材料以及记录介质都有较大的影响;如对半导体元器件而言, 室温在规定范围内每增加10℃, 其可靠性就会降低约25%;而对电容器, 温度每增加10℃, 其使用时间将下降50%;绝缘材料对温度同样敏感, 温度过高, 印刷电路板的结构强度会变弱, 温度过低, 绝缘材料会变脆, 同样会使结构强度变弱;对记录介质而言, 温度过高或过低都会导致数据的丢失或存取故障;对于有电机的设备而言, 高温意味着致命的损害。因此温度是设备运行质量的一项重要指标, 如果我们能有效地控制温度在一个正常的范围内, 就能有效地减小设备故障率, 提高设备的使用寿命。系统融入了空调控制功能, 能够根据温湿度环境来控制空调, 使雷达处于一个良好的温度环境。系统还具备空调控制代码智能学习功能, 灵敏度高、控制代码存储量大, 基本适用于各种空调的控制。
1.2 嵌入式数据处理设备
嵌入式数据处理设备是本系统的前端控制设备, 负责各种传感器的控制、传感数据初级处理、状态信息显示、系统配置、响应上位机的控制信号等等。该嵌入式设备的结构图如图2所示, 由核心控制器MCU、液晶显示、灯光告警、声音告警、键盘输入、无线通信、RS232通信、空调控制、系统供电和各种传感器驱动等14大模块构成。其中, 液晶显示是人机交互的输出设备, 用来显示系统的各种状态信息;传感器驱动是用来配置各传感器的设置和控制各个传感器有序的对各点的检测数据进行信号采集;灯光告警是用来当温度越界或传感器异常时发出红色灯光警示, 正常情况下为绿色;声音告警也是用来提示系统出现了异常或是用户键入了数据, 当告警一直存在时, 告警声长鸣;键盘输入是人机交互的输入部分;无线通信驱动是与无线传输模块APC230的驱动接口, 用来给APC230供电和进行数据交互;RS232通信是本系统所支持的一种有线模式的通信;系统供电是给嵌入式设备各模块供电的部分。
1.3 无线通信
因为雷达室外单元一般都是架设在位置较高的天线塔, 并且距离室内单元有一定的距离, 如果采用有线方式的话, 一是布线较复杂, 二是容易引入雷电。所以本系统采用无线通信的方式来进行室内外设备数据的信息交换。系统选用APPCON公司的APC230作为无线传输模块。该模块是高度集成半双工微功率无线数据传输模块, 其嵌入高速单片机和高性能射频芯片。创新的采用高效的循环交织纠检错编码, 抗干扰和灵敏度都大大提高, 最大可以纠24bits连续突发错误, 达到业内的领先水平。APC230-43模块提供了多个频道的选择, 可在线修改串口速率, 发射功率, 射频速率等各种参数。该模块的核心部分是ADF7020, 它是美国ANALOG DEVICES公司生产的一款适用于UHF和VHF频段, 允许使用FSK/ASK/GFSK/COK/GOOK编码, 具有低功率的芯片。
1.4 监控软件
系统的监控软件采用美国微软公司开发的包含协助开发环境的事件驱动编程语言的Visual Basic开发工具。VB拥有图形用户界面 (GUI) 和快速应用程序开发 (RAD) 系统, 可以轻易地使用DAO、RDO、ADO连接数据库, 或者轻松地创建ActiveX控件。开发者可以轻松地使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。
监控软件结构如图3所示, 由数字滤波、曲线合成、状态监测、权限操作、系统配置、数据库、数据检索、通信协议、异常处理等9大模块构成。数字滤波采用中值滤波滤波加滑动平均值算法。中值滤波是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术, 中值滤波的基本原理是把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替, 让周围的值接近的真实值, 从而消除孤立的噪声点。在中值滤波法中, 为了防止出现温度数据变化幅度较大而导致被算法滤除掉, 采用改进型的中值滤波算法, 该算法在新的温度数据到来前, 先对原有温度数据列进行排序, 然后剔除最大和最小值, 再在中间插入一个平均值, 最后再把新的数据插入到要处理的数据列中。滑动平均值对于抑制随机噪声并保留陡峭边沿来说是最优的。曲线合成是用来合成指定样式的数据信号曲线。状态监测是实时动态监测各个信号检测点的状态, 系统采用自适应数据监测手段, 一旦数据异常, 系统就会弹出相应的提示或者告警信息, 非常便于设备维护人员了解设备的状态。系统采用权限操作, 分别设有系统管理员权限、系统维护权限、系统操作权限、系统查看权限等, 有效的避免了越权操作和误操作的发生。数据库用来记录各种重要的数据, 同时提供多种高级检索, 便于使用者查询所感兴趣的数据。
2 结语
本项目是针对民用航空雷达室外单元的环境监测而开发的一套系统, 可以适用于多种雷达室外单元的综合环境监控。通过本系统, 可以实时动态监控雷达室外单元的运行环境情况。系统具备自适应数据分析功能、多种数据显示方式功能、数据自动记录功能和历史数据检索功能等等, 这对于提前察觉设备可能将要发生某些故障和事后故障分析处理具有重要意义。系统综合监控能力较强, 配置灵活, 除了适用于民航雷达室外单元之外还可以适用于对环境要求比较特殊的设备进行运行环境监控, 比如说卫星地面接收站的室外单元和其它含有室外单元的设备等等。
摘要：针对民航雷达室外单元运行环境难以实时动态监控的问题提出了一个解决方案, 设计了一套监控系统。系统由数据采集、嵌入式数据处理设备、传输通信、远程监控等四大部分组成。实现了雷达室外单元的温度、湿度、振动、风速等关键运行参数的动态监控, 为雷达的稳定运行提供了更可靠的技术保障。
关键词：温湿度传感,振动传感,风速传感,民航雷达监控,空调监控,远程控制,无线传输,嵌入式
参考文献
[1]康华光, 陈大钦.电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 1999
那些从雷达监控中消失的飞机 篇2
太平洋魔咒
美国人阿梅莉亚是一位出色的女权运动者，也是一位著名的女飞行员，她曾经驾驶飞机独立飞越大西洋，以高超的飞行技术向世人展示了“女人不是弱者”。1937年，阿梅莉亚驾驶飞机开始挑战“环球飞行”任务。在飞行过程中，阿梅莉亚始终和地面航空指挥塔保持正常联络，飞机的飞行姿态非常正常，阿梅莉亚的心情特别放松，不断向指挥塔台转述自己看到的飞行风景。可是飞机飞抵太平洋豪兰岛附近空域时，地面塔台突然发现阿梅莉亚的飞机消失了，音讯全无。塔台指挥人员认为联络信号暂时中断，就耐心等待信号恢复，可是他们最终没有等来这位女飞行员的呼号。为了寻找阿梅莉亚和她的飞机，美国在太平洋海域展开了大规模搜寻，但最终一无所获。对阿梅莉亚的搜寻持续到1945年某一天，当天有5架美国飞机从佛罗里达州起飞，执行对阿梅莉亚的搜寻任务，结果这5架飞机和其搭载的多名机组人员随后神秘消失。接下来，美国又派一架专用飞机寻找阿梅莉亚和后来失踪的那5架飞机，又传来坏消息，这架飞机也失踪了。阿梅莉亚像是太平洋上空的魔咒，谁去寻找她谁就会失踪，这让美国不得不最终放弃了对阿梅莉亚的搜寻。
不留痕迹的蒸发
1962年3月，一架美国军用运输机准备把100名军事人员从西太平洋关岛军事基地运到菲律宾的克拉克空军基地。因为是军用运输机，所以这架飞机上的通讯系统相当高级，使其可以“耳聪目明”地在空中安全飞行。地面军用雷达的监视显示，这架军用运输机在飞行过程中速度稳定，航线准确，丝毫没有将发生意外的征兆。当地面监视人员觉得这架军用运输机将安全抵达目的地时，它却突然从雷达视屏上消失了。消失之前，机组人员没有向陆地监控台发来任何信息，一切都在突然之间发生。为了寻找这架军用运输机，美国军方动用了数千人在它经过的地域展开搜寻，结果没有找到任何有价值的信息。最让人不可思议的问题是，这架飞机所经过的海域是世界上最繁忙的航海路线之一，按说这架军用飞机如果在空中发生意外坠海，肯定会有许多目击者，可是调查人员访问了几乎所有当天海运航线上的船员，他们都说没有看到飞机失事坠海。军用运输机带着一百多名军事人员似乎是从人间蒸发了一样，并且不留一丝痕迹，把谜底永久地留给了美国军方。到今天为止，它的失踪仍旧是世界航空史上最难解的谜团之一。
去了异次元空间
百慕大三角是位于美国佛罗里达州、百慕大群岛和波多黎各之间的一片海域，这里因为多次发生飞机失事的事故而变得恐怖异常。有飞临百慕大三角上空“死里逃生”的飞行员对外界讲述：当飞机飞临百慕大三角时，听不到声音，四周一片“死寂”，视线也会变成白花花一片，分不清楚哪里是天空，哪里是海面，于是人就处于惊恐中。飞机如“悬停”一般，看飞机的仪表时，会发现指针混乱，完全失灵，你收不到外界的信号，也无法向外界发出自己的信号。忽然，一切又正常起来，声音有了，视线有了，仪表也正常了，刚才似乎是进入到了“异次元空间”，现在似乎是“逃了出来”。有科学家到百慕大三角海域考察，发现这里的磁场异常，可干扰飞机仪表和通讯。但是科学家无法解释这些异常的磁场源于何处，或许是源于“异次元空间”。1948年和1949年，分别有两架英国客机脱离了地面雷达的监控，先后在百慕大三角空域神秘消失。人们试图找到这两架飞机在水面上漂浮的残骸，却什么也没有发现——飞机似乎并不是坠入了大海，更像是去了“异次元空间”。
最艰难的生还
1972年，乌拉圭一架载有45人的客机飞向智利圣地亚哥。飞机在飞行过程中突然向地面塔台传来呼号：原航线天气恶劣，请求改变航线。地面塔台回复：可以，请注意听从塔台指挥。于是，地面塔台准备引导飞行绕到安全航线上，却忽然发现飞机已经从雷达中失去了踪影，无论地面人员如何呼叫，再也联系不上了。乌拉圭和智利两国派出了搜救队，在飞机可能坠毁的安第斯山区开始搜寻失事飞机，可是搜寻多日无果，救援只好放弃。两个月后，一个高山滑雪者在安第斯的山谷里发现了断为两截的飞机残骸和25名幸存者。救援队将幸存者解救出来，大体还原了他们死里逃生的线索：机组人员发现恶劣天气时为时已晚，高空冷云将飞机供油管冻住，发动机熄火，飞机坠毁在安第斯山谷断为两截，当时有12人被摔死。飞机坠毁时，引发坠毁地点雪崩，又有8人丧命。剩下的人在失去外援的情况下，只能以同伴尸体充饥，结果坚持两个月后才被意外发现而获救。
外星人的密码
民航雷达监控 篇3
民航江西空管分局的民航机场多普勒天气雷达 (以下简称ADWR雷达) 是由安徽四创电子股份有限公司根据民航空管气象业务使用要求, 在原有技术基础上设计、开发、研制的新一代大型C波段全相参脉冲多普勒天气雷达。该型雷达为目前华东各空管分局和机场使用的最先进的气象雷达系统, 整个安装工程于2012年1月顺利完工, 并投入试运行。
ADWR雷达除具有常规天气雷达探测降水回波的位置、强度等功能之外, 还以多普勒效应为基础, 通过测定回波信号与发射信号高频频率 (相位) 之间存在的差异, 进一步得出雷达电磁波束有效照射体积内, 降水粒子群相对于雷达的平均径向运动速度和速度谱宽, 从而在一定条件下, 反演出大气风场、气流垂直速度的分布, 以及湍流状况等。它是分析中小尺度天气系统, 警戒强对流危险天气, 制作短时天气预报, 保障民航飞行安全的强有力工具[1]。
文中, 笔者将对该型雷达在单位使用过程中出现的故障检修和日常维护中遇到的问题以及有关应用程序的开发进行归纳分析。
1 ADWR雷达工作原理及基本组成
ADWR雷达通过发射电磁波, 并接收从气象目标散射的电磁波以发现气象目标, 能同时测定空中气象目标的距离、方位或仰角。它要求发射相位相参信号, 所谓相位相参性是指两个信号的相位之间存在着确定的关系。ADWR雷达的发射分系统采用主振放大式, 由主控振荡器提供连续波信号作为基准信号, 射频发射脉冲是通过脉冲调制器控制射频功率放大器形成的。前后重复周期的相继射频发射脉冲之间, 具有确定的相位关系, 即发射脉冲信号具有相位相参性。另外, 该雷达的本振信号、基准相参信号以及协调全机工作的各种定时触发脉冲信号, 均由同一基准信号提供, 所有这些信号之间, 以及它们与发射脉冲信号之间, 均保持相位相参性。因此, ADWR雷达是名符其实的全相参雷达。
ADWR雷达由天线馈线分系统、发射分系统、接收分系统、信号处理/监控分系统、伺服分系统、数据处理与显示分系统 (亦称终端分系统) 以及电源分系统7个部分组成。ADWR雷达整机结构配置示意图如图一所示。
2 主要故障维修方法
多普勒气象雷达是系统精密的高科技现代化设备, 而民航空管对雷达气象服务有很高的时效要求, 在关键时刻几乎不允许气象雷达因故障而停机, 当其出现硬件故障时, 必须在短时间内准确判断出系统故障的具体部位。因此, 故障的排除应准确、快捷, 否则会延长排除故障的时间, 从而影响民航空管的气象预报和观测工作[2]。
2.1 发射机系统主要故障
2.1.1 可控硅风机故障
故障原因可能为:可控硅风机损坏, 不能正常转动或者是为可控硅提供电源的+24V电源损坏。
故障检修方法:
(1) 对发射机加冷却。
(2) 使用万用表测量为可控硅提供电源的调制器线性电源直流+24V有无输出, 若有输出, 风机不转动, 则判断风机已损坏, 更换风机。
(3) 若无输出, 则判断线性电源被烧坏, 更换线性电源。
2.1.2 发射脉冲包络检波明显变窄
故障现象, 如图二所示。
故障排除过程:
(1) 使用示波器检查接收机激励输出脉冲宽度。
(2) 使用示波器检查固态放大器输出脉冲宽度。
(3) 使用电流测试环测试速调管调制脉冲与接收机激励信号之间的时序关系。
2.1.3 灯丝电源故障
故障原因:
(1) 灯丝电源的负载为断路状态。
(2) 灯丝电源本身损坏, 导致无电流输出。
故障排除过程:
(1) 将雷达发射机断电, 使用万用表测量脉冲变压器侧面3号端子与4号端子之间的阻值 (正常应该为2~4Ω) , 若正常, 则速调管与脉冲变压器之间连接良好;如果所测阻值较大, 则可判断速调管与脉冲变压器之间接触不良。需将速调管取出, 调整脉冲变压器中触点的高度。
(2) 将灯丝电源后边连接XS03的电缆断开, 使用万用表测量电缆插头中3脚与4脚之间的阻值 (正常应该为2~4Ω) , 若正常, 则电缆连接正常;如果所测阻值较大, 可判断为电缆存在虚焊现象, 需更换电缆或检查电缆插头处的焊接。
(3) 若上述检查都正常, 则可判断灯丝电源损坏, 更换灯丝电源后, 故障排除, 雷达恢复正常工作。
2.2 接收机系统故障
2.2.1 特性曲线异常
一般情况下斜率应在1.0±0.015之间, 噪声电平正常, 如图三所示。
故障排除过程:
(1) 在终端上观察接收机噪声电平 (正常值为6~9d B) , 标定噪声系数 (正常值为≤3.0d B) 。
(2) 若噪声电平和噪声系数数值不正常, 则检查接收机电源的保险丝。
(3) 若接收机电源的保险丝无损坏, 则使用频谱仪测量标定状态下标定分机的“限幅出”、“标定出”输出功率 (正常≥0d Bm) 和激励源分机的“信号出” (XS13) 输出功率, (正常≥0d Bm) 以及射频放大器 (CXADD-5.4) DDS测试信号的 (J1端) 输出功率 (正常≥-5d Bm) 。
2.2.2 噪声电平跳变
故障原因:
(1) 频率源基准时钟信号 (正常值≥12d Bm) 偏低。
(2) 中频通道选择开关问题。
故障排除过程:
(1) 首先检查雷达机房温度, 正常情况下雷达发射机显示温度在10℃~40℃。
(2) 若温度正常, 则检查基准时钟信号输出波形峰峰值正常≥4.0V;如果异常, 检查基准时钟产生电路。
(3) 检查雷达整机时序产生电路, 如有备件, 可进行更换后观察。
(4) 通过上述检查、测试, 可基本判断故障出现在频通道选择开关上。
(5) 更换中频通道选择模块后, 故障排除, 雷达工作正常。
2.3 信号处理/监控系统与伺服系统故障
信号处理/监控系统与伺服系统全部为数字电路, 其故障大部分属于板级的故障, 排除故障的方法主要是通过更换插件来进行。故障判断可根据插件上的指示灯以及终端故障提示来判别哪块插件出现故障。
2.4 软件故障
该型雷达在试运行过程中曾多次出现服务器软件故障, 虽然目前厂家对软件进行了后续升级, 但故障仍时常发生, 从而在一定程度上影响了气象预报员的工作。
故障现象:扫描后的图像没有存储在服务器中, 预报员无法通过数据浏览软件读取历史图像。
分析处理:可能是数据服务软件报错, 重启数据服务软件程序, 重启后, 需要在操作终端关闭发射机高压, 并对信号处理和伺服进行应用设置;若经常性出现数据服务软件报错, 则可能是服务器系统中毒, 需重装系统, 安装步骤如下:
(1) 备份数据处理程序、数据服务程序。
(2) 接好处置光驱、并放入HP smartstart 32位光盘 (针对windows 2003 32位版本) , 用光盘启动 (可用里面的应用程序进行删除系统、做磁盘阵列, 做RAID1, 用1号盘和2号盘做RAID1, 3号盘做备份) 。
(3) 选择Install后, 选择Retail media和windows 2003企业版 (针对windows 2003企业版) 。
(4) 选择分区大小。
(5) 设置主备服务器用户名及密码。
(6) 配置设好后选确定。
(7) 格式化后, 当系统提示插入windows 2003光盘时, 放入第一张windows 2003光盘, 当第二张盘装完后, 启动会提示, 同时驱动也会装好。
(8) 设置主、备服务器及第二网卡IP地址。
(9) 在D盘建data (设共享) 、photo (设共享) 、photo2、product (设共享) 、temp、temp2文件夹。
(10) 装杀毒软件。
(11) 装serv-u时增加new domain, 设为adwpgl, 增加用户administrator时, 口令用nc, home目录设为d:product, 加anonymous用户, home目录设为d:product。
3 日常维护调整及应用
3.1 发射机系统维护调整
ADWR雷达的发射分系统中专门设置了发射监控分机, 发射分系统所有的操作控制、状态监视器件都设置在发射监控分机控制指示面板上。通过控制指示面板可以对发射分系统的工作状态进行全面的监视和控制。日常的值班开机如无故障报警, 不需要进行专门的检查。
3.1.1 日常维护注意事项
发射机系统在使用前需注意如下几个事项:
(1) 每当工作一个月、长期停机后复机或首次使用时, 必须对速调管灯丝电流、总流、管体电流、磁场聚焦电流、反峰电流、高压电源的电压、电流以及风机运转和风道畅通情况进行常规检查。
(2) 切换两种脉宽工作模式前, 需关闭高压。
(3) 对发射机进行测量的示波器, 不能接地, 且一次只能观测一点波形, 不易用双踪观测。
3.1.2 速调管的“老炼”和激励功率的调整
速调管是一种大功率真空器件, 如果系统处于长期停机状态, 可能会使管子的真空度下降, 造成阴极材料表面的氧化, 最终导致阴极发射能力下降, 管子输出功率降低。因此长期停机时, 应每隔三个月对管子进行一次“老炼”, 即将发射机通电, 此时速调管只施加了钛泵电压, 工作至钛泵电流指示表的指示值≤10μA后关机。然后再开机, 此时速调管灯丝电流和钛泵电压都加上了, 再工作至钛泵电流指示值≤10μA后关机, “老炼”结束。
当速调管的激励功率过小时, 会因增益的限制使输出功率降低;而激励功率过大, 也会因电子过群聚而降低管子输出功率。可以通过调节前级固态放大器的输出功率, 调整范围为1W~5W, 当速调管输出功率达到最大并保持不变时, 调整完成。
3.1.3 射频包络的调整
ADWR系统速调管采用的是阴极脉冲调制, 调制脉冲略宽于射频激励脉宽, 射频激励处在调制脉冲的顶部进行放大, 如果这两个脉冲嵌套不当, 会影响射频输出的频谱质量和检波包络。使用过程中, 如发现该问题, 可相应调整基准触发和发射触发之间的延迟时间。
3.1.4 输出功率的调整
通过调节高压电源回扫充电的闭环峰值电流, 可以完成对射频输出功率的调节。
3.2 接收机系统维护调整
ADWR雷达的接收分系统中设置了BITE分机, BITE分机不仅对接收分系统的主要工作参数进行定量检测, 同时还对本分系统的工作状态进行定性监视。在日常维护调整工作中需注意如下几个问题:
(1) 正常开机前, 中频接收机、频率源分机BITE分机的面板上遥/本控制键均应弹起, 即使雷达系统处于遥控状态。
(2) 频率源分机面板上的频率码按键可控制一本振频率。本控时, 频率码按键可直接改变雷达系统的工作频率。
(3) 激励源分机面板为DDS频率码, 本控时, 设置频率码后, 需要按“打入”键一次。
3.3 伺服分系统维护调整
伺服分系统的检测包括雷达架设之后开机之前的各项检查, 开机后对各接插件面板上指示灯的观察以及雷达天线角度的标定和校正等。雷达天线角度的标定和校正方法如下:
首先, 利用水平仪将天线转台调平, 并对方位角和仰角初步作零度标定。然后, 按如下步骤进行标定:
(1) 将雷达开机, 不加高压。在终端系统的监控电脑上运行太阳标定软件。
(2) 输入雷达架设地点的经纬度和当时时刻数据。
(3) 单击【开始标定】, 系统进入自动搜索状态, 雷达天线自动转到指定区域作扇形扫描, 一旦程序判断出是太阳噪声信号时, 将自动记录太阳位置。
(4) 扫描完成后, 【标定结果表】列表显示标定结果。
(5) 根据标定结果显示的方位误差值, 例如:**.**度, 将天线方位角转到**.**度。
(6) 断开伺服系统所有电源开关, 将方位R/D变换板取出, 并将该板上专用的拨动开关3、4脚均拨向反位置后, 如图四所示, 再将该板插回伺服分机, 然后闭合伺服系统总电源开关 (方位电源、俯仰电源开关仍为断开状态) , 此时天线方位角指示应归为零, 最后断开伺服总电源, 将拨动开关的3、4脚恢复原状态。
(7) 仰角标定时, 重复步骤 (5) 、 (6) 。
另外, 需特别注意所有插件板不可带电插拔。
3.4 地图编辑软件的使用
为便于管制员指挥, 使其可直观了解到航路上的气象信息, 我们应用四创公司提供的地图编辑软件对原有雷达地图进行了修改。软件界面如图五所示, 该软件主要用于本套雷达电子地图的编辑, 完成后自动存储在软件的MAP文件夹下, 在雷达控制维护软件和预报工作站软件的实时显示中, 作为背景地图, 使雷达回波投影到地图上, 在雷达的数据服务软件中, 制作图像数据时作为雷达的背景地图。
对电子地图的编辑主要是在其上加入标注点和标注线, 标注点主要是为了对应人工指定的点或未包含的城镇点等信息, 标注线主要是为了飞机飞行的航线或未包含的界线信息。
标注点的添加:首先按<打开文件>打开一幅电子地图, 将鼠标移至想添加的位置后按鼠标右键弹出一个菜单, 选择<添加标注点>后将弹出一对话框, 可输入该点的注释和点的形状, 该点的位置可由极坐标或经纬度坐标两种坐标系确定, 一切输入完毕后选择<确定>就可以了。
标注线的添加:在右键弹出菜单上选择<添加标注线>, 该点就是起点, 中间需要拐弯时按鼠标左键, 结束划线按鼠标右键。标注点的信息也可以重新编辑, 用鼠标选择之后, 该点会闪烁, 此时会弹出信息修改窗口。标注线同样可以删除, 用鼠标选择之后, 该划线会闪烁, 同时弹出删除确认选择[3]。
3.5 太阳标定软件使用
软件界面如图六所示。
为了达到比较好的标定结果, 在操作过程中需要注意下面几个方面的问题:
(1) 尽量选择好的天气, 阴天或下雨的天气将大大削弱太阳噪声信号, 会导致观测结果不佳, 甚至无法观测。
(2) 选择好的时间, 一般选择一年中日照时间长的日期或者一天中接近中午的时间。
(3) 尽量精确设置雷达站的经纬度数据和计算机时间, 否则按公式计算出的太阳位置不正确, 导致标定结果不准确。
(4) 设置好接收机, 保证其灵敏度。
(5) 本程序的特征是搜索全自动, 一般情况下不需要人工干预。
(6) 另外, 最重要一点, 做太阳标定时千万不可开发射机的高压。
3.6 雷达数据服务器的图片数据上传
利用VC实现从雷达数据服务器定时上传图片数据至民航气象数据库通讯机, 并记录操作日志。程序每隔十分钟检测一次有无新图片数据产生, 若有新数据产生则进行上传, 并对上传成功和失败记录日志。
其中, 定时检测功能由VC中的Set Timer () 和On Timer () 来实现, 上传文件则用函数p Ftp Connection->Put File (localfile, remotefile) , localfile是从配置文件中读取的雷达数据服务器中图片文件所在目录的文件名, remotefile是服务器端要创建的目录以及文件名。
4 结束语
安徽四创电子股份有限公司设计、开发研制的新一代大型C波段全相参脉冲多普勒天气雷达是新技术合成产品, 系统精密, 结构复杂, 因此要求气象雷达机务员具备较高的理论水平和故障排除能力, 在日常维护上要经常性的对其检查维护, 提早发现问题, 才能有效减少故障发生。
由于民航空管气象雷达主要监测短时天气过程, 对时效性要求很高, 因此必须加强设备远程监控和网络安全管理, 以保证雷达的正常运行, 这也是我们下一步急需加强改进的地方。
摘要：本文对民航江西空管分局新引进安装的多普勒气象雷达系统在运行中的应用经验进行了归纳总结。首先概述了该型雷达的主要特点, 之后介绍了主要故障的判断处理方法, 最后对日常维护提出建议, 并介绍两个配套软件的使用以及相关应用程序的开发。
关键词：多普勒气象雷达,故障判断和处理,日常维护,应用程序开发
参考文献
[1]安徽四创电子股份有限公司.民航机场多普勒天气雷达[Z].2006.
[2]贺伟, 赵志强.深圳宝安机场天气雷达故障检测与分析[J].空中交通管理, 2010, (04) :33-35.
民航雷达监控 篇4
1.多普勒雷达接收系统的架构及运用原理
多普勒雷达发射分系统的结构是由发射配电电路、发射监控分机、固态放大器等十大部分构成,具有大电流、高电压和高功率的特点。接收系统与各大分机之间形成一个相互连接的系统,对接收到的各类信息特性进行有效地处理。开关T/R与PIN开关是对接收机的电源高低起着操控作用,保护着接收机的电源电压稳定性,有效地过滤来自大功率的主波脉冲对接收机的影响,保证主波功率在其所能承受的范围之内;固态放大器的运用功能就是放大接收激励源分机的激励信号电平到足够的功率,发送到速调管的输入腔;固态调制器是沿着放电触发脉冲的控制线,通过充电元件、变压器及均压电路等要件进行传递,同时利用脉冲变压器将脉冲供给速调管阴极;从而达到调制脉冲的效果;速调管是起着重要的功率放大功能,在速控调管阴极不断地调制脉冲的过程中,对输入的射频激励信号进行功率放大,然后再向高频的射频发射脉冲。固态调制的储能组件需要一定能量的电源分机作保障,充电电源也要由高压电源分机作为能量支撑;磁场电源是提供给速调管的聚焦线圈提供电流,以便在速调管的径向形成密封性的磁场,电流均匀而聚焦,促使速调管的电子管正常有效地工作,使产生和形成的雷达系统在高频率稳定的信息源中工作,避免速调管由于电子注的分散而造成散焦的现象。频接收分机分为射频接收分机和频率源分机,、激励源分机以及标定分机等,它们分别对接收到的信息包括噪声系统和相位噪声的标定进行变频,再将数字匹配的滤波送到信息处理系统。
2.多普勒雷达接收系统的选型及故障分析
2.1多普勒雷达接收机的选型
我国的数字气象雷达始于九十年代,计算机技术在雷达发展建设过程中不断进行优化,对提高信息加工、分析的处理速度有着不可小觑的作用,大大增加了雷达对气象监测能力和预警能力。在1999年我国对美国WSR-88D型雷达进行改良,生产出新一代布网的S波段全相干脉冲多普勒天气雷达,充分结合了云、降水物理学及云动力学的理论,研制了监测分析和预警中心度灾害性气象的天气雷达。在多普勒雷达接收机系统中,ADWR雷达接收系统较为普遍。它是通过发射相位相参信号,将天线馈线分系统的回波信息进行放大、混频等数字处理,再传递到数字信号处理分系统,进行数据校正和检测,这样保证雷达系统的全相参特性,对已知噪声源进行标定和分离,为监测系统提供稳定的信号源。
2.2多普勒雷达接收机的故障分析及处理
2.2.1故障显示
故障一:雷达开机不久,信号处理的时序板插件显示故障提示或调制器PFN过压;
分析:时序板的控制信号是通过接收系统的16HZ时钟信息传递而来的,产生故障的原因一方面可能是由于接收机频率源分机在送往处理器时的信号幅度不平稳所致;另一方面存在时序电路板上的电子元器件安装、焊接出现虚焊等问题;
而调制器PFN过压故障,原因可能出在固态调制器。因为雷达上的固态调制器是一种软性开关调制器,放大或调制脉冲合成使速调管阴极输出时的功率升高,超过了预定值后,发射到监控分机的放电触发脉冲进行放大,再经过整形、放大,加速到速调管阴极。一旦没有达到要求可能会短路或损坏信号系统。
故障检修:针对时序板失控提示,首先要断开输出端的电缆,启用示波器,将测试电缆、示波器和接收机频率源输出端连接,不断调节示波器,直到信号显示正弦波为止。再则需要检查时序板上的电子元器件是否有器件损坏的现象,如果有则及时更换新的电子模块;依据PFN过压故障提示,参考脉冲网络充电及放电过程的数据内容,检查SCR放电开关组件的到位情况,诸如:开关是否未关断,是否存在短路现象,用示波器探头测量脉冲幅度,排查可控硅是否正常触发脉冲信号,如果没有正常触发,检测是否有损坏的迹象。
故障二、噪声电平偏低
分析:噪声电平是衡量接收机工作状态的重要指标;噪声电平的稳定可以保证噪声系统的准确性,振动功率维持在正常范围之内,(1us一般范围在6~9d B),这样才能保证接收机的灵敏度,有效提高和扩大雷达的探测范围。否则,则适得其反,影响到接收机的正常工作。
故障维修:第一、切断射频接收分机与中频接收分机的通道。在接收机的终端上测定观察噪声电平是否在正常值范围内,从而判断出中频数字接收机的工作状况是否有异常。如果出现故障显示,则可以认定中频数字接收机出现故障。
第二、综合观察频谱仪测试频率源、接收机前端的一本振频率的输出功率,测试输出功率的正常值是否在范围之内,通常情况下是大于或等于9d Bm,如果检测出来的输出功率超低正常值时,则可以确定是一本振发生了故障。
第三、运用频谱仪测试雷达,对雷达零件中的晶振输出进行检测,以此推断晶振的工作状态,如果输出功率较小,则更换雷达零配件。
第四、输入功率的检测一般彩频谱仪测试雷达,C波段频标判断100MHZ功分电路的功率大小,如果较小,则更换频标综合模块,使功分电路趋于正常;
3.结束语
多普勒气象雷达接收机是我国新一代天气雷达系统,能够长时间不间断地运行,在稳定性与整体性能都上了一个台阶。当然,新型的雷达在各方面还需要经历严峻的考验,各分系统在运行过程中出现的问题都要及时排除和处理,切实保证我国的雷达系统的技术从根本上过硬,为我国的气象检测提供准确的信号,缩短与世界强国的差距,使我国的雷达探测技术在世界领域占一席之地。
参考文献
[1]田方.兰州多普勒天气雷达功率测量[J].空中交通管理.2011(09)
[2]吴起辉.重庆机场一次雷雨过程分析[J].科技风.2011(24)
[3]董根铭.浅谈新一代多普勒天气雷达系统的维护[J].内江科技.2012(02)