精品資料（2021-2022年收藏的）新一代天氣雷達系統(tǒng)功能規(guī)格需求書C波段

1、新一代天氣雷達系統(tǒng)功能規(guī)格需求書（C波段）中國氣象局二一年八月修訂說明為指導和規(guī)范新一代天氣雷達建設和技術升級工作，統(tǒng)一組網(wǎng)新一代天氣雷達技術狀態(tài)，進一步提高雷達系統(tǒng)運行保障能力，更好地滿足氣象業(yè)務應用和發(fā)展需求，根據(jù)天氣雷達技術發(fā)展狀況，中國氣象局組織對1997年發(fā)布的新一代天氣雷達系統(tǒng)功能規(guī)格需求書進行了修訂完善。主要修訂了新一代天氣雷達系統(tǒng)的部分性能參數(shù)，增加了雷達保障和培訓方面的內(nèi)容，同時對雷達的自動在線標定、易維護性、保障維護時效、故障定位診斷、隨機文件和儀表、機內(nèi)狀態(tài)監(jiān)控、廠家的保障培訓職責等提出了明確要求。修訂工作由中國氣象局綜合觀測司組織，中國氣象局氣象探測中心牽頭承擔，高玉春

2、、潘新民、黃曉、柴秀梅、陳大任、周紅根、高克偉、陳玉寶、蔣小平、徐俊領、雷茂生等同志參加了修訂，張培昌、葛潤生、張沛源、王順生、李柏、李建明、蘇德斌、李建國、張建云、蔣斌、陳曉輝、陸建兵等專家進行了指導。目 錄1. 前言2. 新一代天氣雷達（C波段）系統(tǒng)總體性能規(guī)格需求3. 雷達子系統(tǒng)功能規(guī)格需求4. 雷達信號處理機功能規(guī)格需求5. 數(shù)據(jù)處理與顯示子系統(tǒng)功能規(guī)格需求6. 雷達輸出產(chǎn)品功能規(guī)格需求7. 系統(tǒng)檢測、標校功能規(guī)格需求8. 系統(tǒng)與外部通信聯(lián)接的性能規(guī)格需求9. 保障性需求10. 培訓需求11. 系統(tǒng)性能評估221 前言1.1 氣象事業(yè)發(fā)展綱要（19912020年）明確指出，“2000年

3、前將大力發(fā)展新一代天氣雷達，加速多普勒天氣雷達軟硬件和應用技術的研究，建立新一代天氣雷達的業(yè)務試驗基地；2020年前將進一步加強新一代天氣雷達、多參數(shù)天氣雷達和激光雷達等的研制，發(fā)展具有通信功能的氣象衛(wèi)星、新一代天氣雷達及其他地基遙測遙感手段，進一步發(fā)展、完善中尺度氣象監(jiān)測網(wǎng)和氣候監(jiān)測網(wǎng)”。發(fā)展新一代天氣雷達，并投入氣象業(yè)務使用，是氣象事業(yè)發(fā)展的需要。1.2 我國新一代天氣雷達發(fā)展規(guī)劃（19942010）明確指出，“新一代天氣雷達應該是一個能夠定量估算回波強度、徑向速度、譜寬和降水物相態(tài)等信息的全相干系統(tǒng)。主要選用S和C兩種波段，選取全相干體制。新一代天氣雷達的主要定量探測和測量對象，包括降水

4、、熱帶氣旋、雷暴、中尺度氣旋、湍流、龍卷、冰雹、凍雨、凍結層、融化層等，并具備一定的晴空回波的探測能力”。1.3 按照新一代天氣雷達建設增補站點布局方案對建立培訓、研發(fā)和保障體系的要求，根據(jù)氣象事業(yè)發(fā)展綱要(19912020年)、我國新一代天氣雷達發(fā)展規(guī)劃、新一代天氣雷達建設增補站點布局方案，對中國新一代天氣雷達(CINRAD)性能要求進行了修訂，它對新一代天氣雷達系統(tǒng)基本結構、各子系統(tǒng)的性能等提出了要求。1.4 為保證新一代天氣雷達性能進一步滿足氣象業(yè)務發(fā)展的需要，更好地在災害性天氣監(jiān)測、預警中發(fā)揮作用，修訂了新一代天氣雷達系統(tǒng)功能規(guī)格需求書。修訂后的新一代天氣雷達系統(tǒng)功能規(guī)格需求書分S波段

5、、C波段兩種，分別作為S波段和C波段新一代天氣雷達系統(tǒng)設計生產(chǎn)、考核、驗收的基本依據(jù)。2 新一代天氣雷達（C波段）系統(tǒng)總體性能規(guī)格需求2.1 對臺風、暴雨、颮線、冰雹、龍卷等災害性天氣的有效監(jiān)測和預警是新一代天氣雷達系統(tǒng)的重要任務。上述災害性天氣的空間尺度分布跨度較大，從臺風的幾百千米到龍卷的幾百米，這就要求新一代天氣雷達系統(tǒng)對不同尺度天氣進行有效監(jiān)測的距離范圍應有一定差異，對臺風、暴雨等大范圍強降水天氣的監(jiān)測距離應不小于400千米，而對雹云、龍卷氣旋等小尺度強天氣現(xiàn)象的有效監(jiān)測和識別的距離應不小于150千米。受降水對電磁波衰減的影響和制約，新一代天氣雷達監(jiān)測的重點是中小尺度災害性天氣，針對災

6、害性天氣有效監(jiān)測的需求，新一代天氣雷達系統(tǒng)的總體性能應具有足夠強的探測能力。新一代天氣雷達系統(tǒng)的探測能力由發(fā)射功率、天線增益、接收機靈敏度等雷達參數(shù)綜合確定，新一代天氣雷達在200千米處的最小反射率因子應不大于7dBZ。應具有良好的角分辨力和距離分辨力，可以在距離雷達150千米處識別雹云中尺度為23千米的核區(qū)，或判別尺度為10千米左右的龍卷氣旋。同時該系統(tǒng)運行中應具有低脈沖重復頻率的遠距離監(jiān)測模式，避免在監(jiān)測中出現(xiàn)二次回波現(xiàn)象，干擾對強天氣的監(jiān)測。2.2 定量測量大范圍降水是新一代天氣雷達系統(tǒng)的主要功能之一，該系統(tǒng)結合少量地面雨量站網(wǎng)，應能對200千米半徑范圍內(nèi)的降水量分布和區(qū)域降水量進行較準

7、確的估測，在水文和防汛抗洪中發(fā)揮重大作用。為適應這一氣象業(yè)務需求，新一代天氣雷達系統(tǒng)應具有相當穩(wěn)定的發(fā)射、接收系統(tǒng)，接收機應具有95dB左右的寬動態(tài)范圍，適應對降水回波功率進行較準確的測量。新一代天氣雷達系統(tǒng)還應具有對雷達主要性能參數(shù)進行監(jiān)測和標校的裝置，具有優(yōu)良的地物消除處理裝置，對降水回波強度實現(xiàn)精確估測，具有較強的數(shù)據(jù)處理能力，及時對回波數(shù)據(jù)處理，提供大范圍的降水量分布。2.3 強天氣造成的災害中有相當大一部分是風害，新一代天氣雷達系統(tǒng)采用相干發(fā)射、接收體制，具有獲取降水區(qū)中風場信息的能力，監(jiān)測惡劣天氣帶來的風害也是對新一代天氣雷達系統(tǒng)的主要業(yè)務需求之一。新一代天氣雷達系統(tǒng)對降水區(qū)內(nèi)風場

8、信息的獲取距離應不小于200千米，對造成風害的強天氣監(jiān)測和識別的距離應不小于150千米。新一代天氣雷達系統(tǒng)應具有頻率穩(wěn)定度相當高的相干發(fā)射、接收機和精度較高的多普勒信號處理器及高速的數(shù)據(jù)處理能力，可以準實時地提供較準確的徑向速度分布數(shù)據(jù)，盡早識別臺風、颮線、龍卷、下?lián)舯┝鞯仍斐娠L害的災害性天氣。新一代天氣雷達系統(tǒng)應開發(fā)對以上災害性天氣的自動識別功能，并將徑向速度分布反演為較直觀的二維或三維風場分布圖像提供給用戶使用。考慮到災害性天氣帶來的風速常超過30米/秒，要求新一代天氣雷達系統(tǒng)對徑向風速測量的范圍應不小于±36米/秒。受脈沖重復頻率的限制，新一代天氣雷達系統(tǒng)需采用速度退模糊技術，

9、擴大對徑向風速測量不模糊的區(qū)間，以滿足上述測距和測速區(qū)間的要求。由于新一代天氣雷達系統(tǒng)的探測能力強，在監(jiān)測遠距離目標強度信息時，可采用低脈沖重復頻率的探測模式，減少二次回波出現(xiàn)的機率；在測量風場分布時，須選用較高脈沖重復頻率，減少速度模糊現(xiàn)象，但這時會出現(xiàn)二次回波的干擾，應當采用新技術消除徑向速度分布中出現(xiàn)的二次回波干擾。新一代天氣雷達系統(tǒng)應充分注意選擇合適的脈沖重復頻率及速度退模糊方法，以滿足測距范圍和測速區(qū)間的雙重要求。2.4 強天氣出現(xiàn)前對環(huán)境風場的監(jiān)測有助于對強天氣發(fā)生、發(fā)展的預測。新一代天氣雷達應具有一定的晴空探測能力，獲取風暴前環(huán)境風場的信息，經(jīng)過處理得出晴空時邊界層風場結構和中低

10、高度的垂直風廓線，預測未來天氣的演變。折射指數(shù)漲落對電磁波的衍射形成了晴空回波，夏季濕潤季節(jié)強天氣臨近時，晴空回波信號增強很多，可以從其返回信號中獲取風場信息。新一代天氣雷達系統(tǒng)在濕潤季節(jié)特別是風暴臨近時，用低仰角掃描應能探測到超過80千米距離范圍的晴空回波，獲取環(huán)境風場分布信息。進行VAD觀測時應能獲取高達34千米的垂直風廓線結構。新一代天氣雷達系統(tǒng)需要有強的探測能力，穩(wěn)定度很高的相干系統(tǒng)和優(yōu)良的多普勒信號處理器，以滿足這一要求。2.5 新一代天氣雷達系統(tǒng)應是功能強的智能型多普勒天氣雷達系統(tǒng)，系統(tǒng)除應實時地提供各類降水天氣的回波圖像分布信息外，還應具備準實時地對各類災害性天氣進行自動識別、追

11、蹤的能力，對冰雹、龍卷氣旋、颮線、強風切變、下?lián)舯┝鞯葠毫犹鞖馓峁┒喾N監(jiān)測、預警產(chǎn)品。新一代天氣雷達系統(tǒng)除應具有較強的數(shù)據(jù)處理能力外，還應具備豐富的應用軟件支撐，所提供的智能型應用軟件應適合國內(nèi)天氣特點，并應具有開放型的結構，用戶可根據(jù)當?shù)貜娞鞖獾奶攸c對軟件做適當修改，使其產(chǎn)品能符合當?shù)厥褂?。新一代天氣雷達系統(tǒng)的軟件結構應具有可升級和可開發(fā)能力，可以根據(jù)軟硬件發(fā)展而升級或不斷地充實和接納最新的科研成果，以完善其功能。2.6 新一代天氣雷達系統(tǒng)是氣象業(yè)務布網(wǎng)使用的設備，應具有較高的可靠性、穩(wěn)定性、可維護性和全天候的連續(xù)工作能力。特別是在惡劣天氣環(huán)境下要保證工作，提供災害性天氣的信息。新一代天氣雷

12、達系統(tǒng)的設計中，要根據(jù)國內(nèi)環(huán)境、供電和安裝等具體條件，嚴格地制定各項技術要求。新一代天氣雷達系統(tǒng)的分機、整機在組裝過程中要嚴格進行各項參數(shù)性能指標測試和各種例行試驗，嚴格執(zhí)行出廠驗收、現(xiàn)場驗收、業(yè)務驗收等各項程序，保證新一代天氣雷達系統(tǒng)順利地投入業(yè)務使用。2.7 新一代天氣雷達系統(tǒng)是氣象業(yè)務運行的重要設備之一，在新一代天氣雷達系統(tǒng)的設計中必須充分注意到與氣象業(yè)務運行的其他設備系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，在計算機硬件設備、軟件系統(tǒng)、及各種圖形圖像產(chǎn)品規(guī)格規(guī)范上取得協(xié)調(diào)和銜接。尤其是在監(jiān)測的氣象產(chǎn)品通信、傳輸上充分應用其他氣象業(yè)務系統(tǒng)的功能。2.8 新一代天氣雷達系統(tǒng)是21世紀初期氣象部門天氣雷達站網(wǎng)的主要設備，

13、在充分引用國外先進技術的同時，應充分注意到元器件的國產(chǎn)化，要按照國家現(xiàn)行標準來購置系統(tǒng)所需的元器件。專用件自行制作時也要按照國內(nèi)有關標準，保證新一代天氣雷達系統(tǒng)元器件的供給，尤其是主要消耗性器件要國產(chǎn)化，確保新一代天氣雷達系統(tǒng)在氣象業(yè)務中長期地使用。2.9 新一代天氣雷達系統(tǒng)主要由雷達發(fā)射機、接收機、伺服系統(tǒng)、信號處理器、數(shù)據(jù)處理與顯示等子系統(tǒng)組成，各子系統(tǒng)之間有機的聯(lián)系構成一整體。新一代天氣雷達系統(tǒng)應具有自檢、標校能力，及運行監(jiān)測、故障告警和自保的能力。2.10 新一代天氣雷達可采用由單部雷達、多部雷達及全國雷達組網(wǎng)進行觀測的工作方式，提供的雷達產(chǎn)品不僅是單部雷達的產(chǎn)品，還包括多部和全部雷達

14、產(chǎn)品組網(wǎng)生成的產(chǎn)品，因此必須保障全網(wǎng)運行雷達的數(shù)據(jù)質(zhì)量，做好全網(wǎng)雷達的統(tǒng)一標校工作，包括時間、回波強度、定位指向等。3 雷達子系統(tǒng)功能規(guī)格需求3.1 新一代天氣雷達系統(tǒng)應為全相干體制的天氣雷達系統(tǒng)，其子系統(tǒng)包含天線、天線罩、伺服裝置、相干發(fā)射/接收機等分機。雷達發(fā)射機應采用全固態(tài)調(diào)制速調(diào)管放大鏈方式，發(fā)射功率應不小于250kw，具有兩種發(fā)射脈沖寬度，以使雷達具有較高的距離分辨力和較強的探測能力。雷達脈沖發(fā)射重復頻率可采用參差重復頻率發(fā)射方式，以擴大測速不模糊區(qū)間。雷達接收機采用中頻數(shù)字化技術，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。雷達天線采用旋轉拋物面的反射體和中心饋電方式，具有高增益、低旁瓣的主波束，波束寬度

15、不大于1°。天線罩采用剛性結構，具有良好的防水、防風、抗腐蝕的能力和對電磁波低損耗的性能。天線伺服裝置宜采用可編程全數(shù)字化閉環(huán)控制形式，具有操作員優(yōu)先權控制和維護狀態(tài)時手動控制功能；并具有參數(shù)測量和故障自檢、自保裝置，提供對系統(tǒng)的自檢、保護和標校。3.2 雷達子系統(tǒng)總體性能要求3.2.1 雷達監(jiān)測的空間范圍強度監(jiān)測距離400km強度測量距離200km速度監(jiān)測距離速度測量距離200km150km方位角掃描范圍0360°仰角掃描范圍-2°+90°3.2.2 雷達測量性能分辨力和精度：內(nèi)容分辨力精度*距離150m50m方位角0.10.2o仰角0.1o0.2o測

16、高100m200m(100km)300m(100200km) *精度用均方誤差表示。 參數(shù)測量范圍、分辨力和精度：內(nèi)容范圍分辨力精度*強度-10+70dBZ（降水模式） -28+28dBZ（晴空模式）0.5dB1dB速度36m/s0.2m/s1m/s譜寬16m/s0.2m/s1m/s*精度用均方誤差表示。3.2.3 綜合雷達的各項參數(shù)，在200千米處雷達探測的最小反射率因子應不大于7dBZ。3.2.4 為適應雷達測速不模糊區(qū)間（）為36米/秒、測速距離為200千米的需求，雷達應采用參差重復頻率發(fā)射方式，來擴大測速不模糊區(qū)間，其參差重復頻率的比值應不大于3/4，盡量減少誤差。3.2.5 為保證新

17、一代天氣雷達系統(tǒng)的地物對消能力達到46dB以上，除了要求雷達信號處理器中采用高階的濾波器外，雷達整機的相位穩(wěn)定度（用相位噪聲衡量）應不大于0.3°。3.2.6 雷達系統(tǒng)可采用相位編碼等技術，以消除二次回波，提高雷達的數(shù)據(jù)質(zhì)量。3.2.7 雷達系統(tǒng)的工作頻率為53005500MHz，具體頻點與當?shù)責o線電管理機構協(xié)商。3.3 雷達各分機性能指標3.3.1 天線罩射頻損失（雙程）£0.3dB(5400MHz)引入波束偏差£0.03°引入波束展寬£0.03°直徑5.5 m抗風能力(陣風)60m/s能工作80m/s天線不受損壞3.3.2 天線反

18、射體直徑4.5 m增益³43dB(5400MHz)波束寬度£1.0°第一旁瓣電平£ -29dB遠端付瓣(10°以外)£-40dB極化方式線性水平饋線損耗£1.5dB 3.3.3 天線伺服裝置天線掃描方式PPI、RHI、體掃、任意指向天線掃描范圍、速度PPI 0360o連續(xù)掃描，速度為036o/s可調(diào)RHI -230o往返掃描，速度為012o/s可調(diào)體積掃描 由一組PPI掃描構成，最多可到30個PPI，仰角可預置天線控制方式a、預置全自動b、人工干預自動c、本地手動控制天線定位精度方位、仰角均應£0.2°天

19、線控制精度方位、仰角均應£0.1°天線控制字長14位角碼數(shù)據(jù)字長14位 3.3.4 發(fā)射機脈沖峰值功率³250kw發(fā)射窄脈沖寬度發(fā)射寬脈沖寬度0.8或1s2或2.5s脈沖重復頻率3001300Hz (窄脈沖)300450Hz (寬脈沖)參差重復頻率比2/3、3/4發(fā)射占空比0.002速調(diào)管壽命³5000小時發(fā)射機輸出端極限改善因子優(yōu)于49dB發(fā)射機頻譜特性符合相關規(guī)定中對所占頻譜的要求 3.3.5 接收機(含數(shù)字中頻）頻綜短期(1ms)頻率穩(wěn)定度£10-11ADC速率³48MHz動態(tài)范圍³95dB噪聲系數(shù)4dB最小可測靈敏度

20、-107dBm (1s)-110dBm (2s)相位編碼頻綜具有相位編碼受控功能接收機輸出I、Q3.3.6 系統(tǒng)相位噪聲0.3°。3.3.7 接收系統(tǒng)動態(tài)范圍 ³85dB3.4 雷達整機應能全天24小時不間斷地連續(xù)工作。系統(tǒng)的平均無故障工作時間（MTBF）應不小于600小時，平均故障修復時間（MTTR）應不大于0.5小時。具體連續(xù)工作時間見新一代天氣雷達觀測及維護的相關規(guī)定。3.5 雷達工作環(huán)境要求雷達工作環(huán)境要求按現(xiàn)行國家標準執(zhí)行。 雷達各分機進行例行環(huán)境實驗時其溫度、濕度要求如下：高溫低溫濕度室外裝置+50-409598%(30時)室內(nèi)裝置+4009096%(30時)計

21、算機終端設備+30+1080% 雷達系統(tǒng)在海拔3000米以下的高度上應能正常工作。雷達系統(tǒng)應盡量使用市電工作，電源電壓三相380V（或單相220V），在電源電壓變化±10%，頻率變化± 5%的情況下，雷達能正常工作。 雷達設備應具有防水、防霉、防鹽霧、防風沙的性能，適應在海拔3000米下的高山以及沿海地區(qū)和島嶼工作。雷達系統(tǒng)應具有較強的防雷擊能力，天線罩設有避雷器，保護系統(tǒng)安全，應符合新一代天氣雷達防雷規(guī)范。雷達系統(tǒng)應具有市電濾波和防電磁干擾、無線電頻率干擾的能力，符合電磁容性(EMC)，電磁干擾(EMI)，無線電頻率干擾(RFI)的國際標準。4 雷達信號處理機功能規(guī)格需求

22、4.1 新一代天氣雷達系統(tǒng)的信號處理器應是高集成芯片的智能型信號處理器。它接收到雷達子系統(tǒng)輸出的I、Q信號后，進行脈沖對處理(PPP)和傅里葉譜分析(FFT)，再將得到的回波功率進行距離訂正后得到回波強度（Z）、平均徑向速度(V)、速度譜寬(W)的估算值。同時信號處理器也向雷達子系統(tǒng)提供時鐘信號，同步整個系統(tǒng)的運行，并向數(shù)據(jù)處理與顯示子系統(tǒng)提供數(shù)字化的方位角、仰角、Z、V、W數(shù)據(jù)和時鐘數(shù)據(jù)。信號處理系統(tǒng)應按照要求，可輸出PPP處理方式的數(shù)據(jù)和FFT處理的數(shù)據(jù)。具有相位編碼和解碼處理能力。4.2 雷達信號處理器輸出的Z、V、W應具有較好的空間分辨力和較高的精度。庫長庫數(shù)探測距離 logZ125m

23、、150m對應最大距離3600、3000450km I125m、150m對應最大探測距離2000、1700250km Q125m、150m對應最大探測距離2000、1700250km4.3 信號處理器對信號強度的估算，距離上采用分庫累積平均，每一個距離庫進行4次以上的取樣信號累加，方位角上采用滑動累積平均，綜合距離平均和方位角平均，其有效平均次數(shù)超過32次，對信號強度的估算精度不低于1dB，當天線掃描速度不大于3周/分時，數(shù)據(jù)分辨率不低于1度。信號處理應具有距離訂正和標校功能。信號強度估算值經(jīng)過處理后，輸出數(shù)字化的回波強度估算值(dBZ)或數(shù)字化的信號強度估算值(dBm)。4.4 信號處理器對

24、徑向速度、速度譜寬的估算采用脈沖對處理算法，對數(shù)字化的I、Q信號，首先分別在距離庫內(nèi)進行算術平均，平均次數(shù)不小于4次，以減少漲落，然后對相同距離上距離庫平均的I、Q數(shù)據(jù)進行處理，處理脈沖對數(shù)應不小于32對，以保證真實譜寬為4米/秒的情況下估算徑向速度不低于1米/秒。當天線掃描速度不大于3周/分時，V數(shù)據(jù)分辨率不低于1度。4.5 信號處理器對徑向速度、速度譜寬的估算應具有適應參差重復頻率發(fā)射時進行處理的能力。4.6 信號處理器對I、Q信號的處理，應具有全程進行快速傅里葉變換(FFT)處理能力，產(chǎn)生強度、速度和譜寬數(shù)據(jù)，并能對整個系統(tǒng)相干情況、地物對消能力進行檢測。4.7 信號處理器應具有對回波信

25、號中地物雜波進行對消處理的能力，地物對消處理的方式可以在時域中進行，也可在頻域中進行。信號處理器對地物對消的能力應達到46dB以上，對消處理在Z、V、W估算之前進行，帶阻槽口半寬度為00.2VN，槽口功率抑制深度3050dB，分46級可選。5 數(shù)據(jù)處理與顯示子系統(tǒng)功能規(guī)格需求5.1 數(shù)據(jù)處理與顯示子系統(tǒng)是新一代天氣雷達系統(tǒng)直接面向用戶的窗口，它承擔了對雷達獲取的Z、V、W數(shù)據(jù)進行實時顯示、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制及數(shù)據(jù)預處理、二次產(chǎn)品生成和顯示及原始數(shù)據(jù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)存儲等功能。同時，還承擔了對整個雷達系統(tǒng)工作參數(shù)的預置、觀測方式選擇等功能。為實現(xiàn)以上功能，數(shù)據(jù)處理與顯示子系統(tǒng)可由商用工作站與微機構成的局域網(wǎng)

26、承擔，也可由高檔微機組成的局域網(wǎng)承擔，大體可由產(chǎn)品生成、服務器、顯示終端、用戶終端等幾部分組成，局域網(wǎng)應當和現(xiàn)代業(yè)務網(wǎng)絡相聯(lián)接。5.2 數(shù)據(jù)處理與顯示子系統(tǒng)應具有對新一代天氣雷達系統(tǒng)工作參數(shù)預置功能，控制雷達的工作狀態(tài)、掃描方式、信號處理流程、產(chǎn)品生成的種類及數(shù)據(jù)存檔方式等，它應設置的工作參數(shù)大體如下：脈沖重復頻率、參差重復頻率、脈沖寬度、天線掃描速率、庫長、累積次數(shù)、地物抑制通道選擇、噪聲電平、SQI閾值、掃描方式（PPI、RHI、立體掃描等）。5.3 新一代天氣雷達系統(tǒng)的探測方式應由數(shù)據(jù)處理與顯示子系統(tǒng)進行選擇和控制，進行PPI掃描探測時，可進行探測仰角及顯示距離范圍的選擇；進行RHI探測

27、時，則可選擇探測的方位角，顯示距離和高度范圍；進行體積掃描時，可選擇合適的掃描模式（如晴空、大面積降水、對流性降水等）。除系統(tǒng)本身帶有缺省的掃描模式外，應當設立至少兩種用戶可定義的掃描模式。掃描的仰角設定最大為30個，仰角的范圍為-0.5°90°。5.4 數(shù)據(jù)處理與顯示子系統(tǒng)的主要功能之一是對雷達探測的原始數(shù)據(jù)進行采集，形成原始數(shù)據(jù)文件，同時實時顯示回波圖像，提供給觀測人員分析使用和對系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行監(jiān)測。5.4.1 數(shù)據(jù)處理與顯示子系統(tǒng)對雷達原始數(shù)據(jù)以極坐標的形式從雷達信號處理器中進行實時采集，包括強度、徑向速度、速度譜寬、仰角、方位、時間以及各種參數(shù)數(shù)據(jù)。強度數(shù)據(jù)應經(jīng)

28、過噪聲閾值、距離訂正、標校等處理，以回波強度(dBZ)數(shù)據(jù)存檔，數(shù)據(jù)分辨力應不大于0.5dBZ，徑向速度數(shù)據(jù)需經(jīng)過SQI控制、退模糊、去二次回波等預處理后存檔，數(shù)據(jù)取值的最大范圍應與值相一致，速度譜寬數(shù)據(jù)的最大取值范圍應與值相一致。5.4.2 原始數(shù)據(jù)應有四種類型，單強度PPI、三要素PPI、三要素RHI、體積掃描。不同類型原始數(shù)據(jù)的文件名，應由文件命名格式中的最后一個字符區(qū)別。原始數(shù)據(jù)文件格式應由文件頭和記錄組成，文件頭中應包括雷達站名稱、代碼、地點、經(jīng)緯度、海拔高度、開始觀測時間及雷達各項參數(shù)；記錄頭中應包括時間、仰角和方位角；記錄的數(shù)據(jù)應按距離庫的順序依次排列。每一個庫中的數(shù)據(jù)應包括強度

29、、速度、譜寬等參數(shù)，同時應當有雷達數(shù)據(jù)觀測時的系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)和標定的結果。5.4.3 實時顯示應以極坐標方式進行，顯示與天線轉動同步。顯示方式有兩種，PPI和RHI。進行三要素觀測時，應同時顯示強度、徑向速度、速度譜寬的分布圖像。以偽彩色編碼方式表示強度、速度、譜寬的大小，回波強度應采用16種彩色和色調(diào)表示，徑向速度顯示則應用15種彩色和色調(diào)，其中要設一種彩色表示零速度區(qū)，朝向雷達、離開雷達各用7種等級。速度譜寬顯示可采用12個等級編碼，也可采用16個等級編碼。5.5 經(jīng)過質(zhì)量控制和預處理后的原始數(shù)據(jù)，按照產(chǎn)品設計需求經(jīng)過處理形成多種二次產(chǎn)品，提供給各類用戶調(diào)用，是對數(shù)據(jù)處理與顯示子系統(tǒng)的主要功

30、能要求。在雷達數(shù)據(jù)處理部分，從信號處理器輸出后形成的原始數(shù)據(jù)，應采取徑向數(shù)據(jù)流傳輸方式，向第三方編制的應用程序發(fā)送數(shù)據(jù)，其中含有狀態(tài)信息和標定結果，便于快速的產(chǎn)品處理，提高產(chǎn)品顯示的時效。5.5.1 二次產(chǎn)品按數(shù)據(jù)形式來劃分可分為數(shù)據(jù)產(chǎn)品和圖像產(chǎn)品兩類。數(shù)據(jù)產(chǎn)品以數(shù)據(jù)方式存儲和傳輸，根據(jù)產(chǎn)品的性質(zhì)選擇數(shù)據(jù)排列方式和數(shù)據(jù)格式。圖像產(chǎn)品以圖像形式存儲和傳輸，可使用通用圖像數(shù)據(jù)排列方式和格式。5.5.2 二次產(chǎn)品的生成應有兩種工作方式，全自動方式和人機交互方式。全自動方式時，數(shù)據(jù)處理與顯示子系統(tǒng)根據(jù)觀測流程和產(chǎn)品生成表，自動生成所有基本產(chǎn)品和選項產(chǎn)品，生成圖像產(chǎn)品文件和數(shù)據(jù)產(chǎn)品文件并存檔，同時按產(chǎn)品

31、分發(fā)表向用戶傳輸。人機交互方式時，由用戶查閱所有原始數(shù)據(jù)文件、產(chǎn)品數(shù)據(jù)文件和圖像數(shù)據(jù)文件，選擇調(diào)用。5.5.3 二次產(chǎn)品的顯示應建立在Windows、Linux操作平臺上，其數(shù)據(jù)產(chǎn)品和圖像產(chǎn)品的顯示規(guī)范應符合有關規(guī)定。5.5.4 新一代天氣雷達系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)產(chǎn)品、圖像產(chǎn)品將以文件的形式進行存儲，原始數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)格式參見5.4.2。數(shù)據(jù)產(chǎn)品和圖像產(chǎn)品的文件格式可自行設計，但其顯示應適應氣象業(yè)務平臺的規(guī)范要求。5.6 數(shù)據(jù)處理與顯示子系統(tǒng)的硬件結構應具有靈活性，可由一臺或多臺計算機完成，也可根據(jù)任務和其它原因選擇。單機結構對計算機的要求較高，所用計算機應采用國內(nèi)較通用型號的計算機，以提高硬

32、件設備的通用性，便于維修和更新。計算機中應配有相應的開發(fā)環(huán)境，以便使數(shù)據(jù)處理與顯示子系統(tǒng)具有可開發(fā)的條件，應具有與操作系統(tǒng)相適應的C語言或Fortran編程器及各種需要的庫。5.7 數(shù)據(jù)處理與顯示子系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件應以C語言或Fortran語言編寫。系統(tǒng)便于二次開發(fā)，可增添功能和刪改不需要的部分，提高系統(tǒng)的時效。各種參數(shù)和流程應該以制表的形式出現(xiàn)，可以根據(jù)需要重新設置和改變，增強系統(tǒng)的可開放性。6 雷達輸出產(chǎn)品功能規(guī)格需求6.1 應用雷達探測到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理、變換、計算等步驟，產(chǎn)生出的數(shù)據(jù)和圖像稱為產(chǎn)品。根據(jù)某種需求，安排計算處理得出的產(chǎn)品有著一定的氣象意義。根據(jù)產(chǎn)品的計算處理和氣象上的意義，

33、新一代天氣雷達系統(tǒng)的產(chǎn)品應具有以下幾類：基本數(shù)據(jù)產(chǎn)品、物理量產(chǎn)品、風場反演產(chǎn)品、強天氣識別產(chǎn)品、預報產(chǎn)品等。隨著新一代天氣雷達在氣象業(yè)務中的廣泛深入使用，產(chǎn)品將不斷地豐富。6.2 基本數(shù)據(jù)產(chǎn)品是新一代天氣雷達系統(tǒng)的基本產(chǎn)品，它主要將雷達觀測到的數(shù)據(jù)，不變化其數(shù)據(jù)的屬性，在多種不同的坐標中表現(xiàn)出來，應有PPI、RHI、CAPPI、VCS等產(chǎn)品。6.2.1 平面位置顯示（PPI） 6.2.2 距離高度顯示(RHI) 6.2.3 等高平面位置顯示(CAPPI) 6.2.4 任意垂直剖面顯示(VCS) 6.2.5 局部多層CAPPI顯示 6.2.6 垂直最大回波強度顯示(CR) 6.2.7 為方便用戶

34、使用，新一代天氣雷達系統(tǒng)應設有將6.2.1-6.2.6等各種產(chǎn)品的圖像轉換成等值線顯示的功能。等值線要求平滑、連續(xù)，符合氣象上常用等值線繪制原理。6.3 物理量產(chǎn)品 是指由雷達獲取的回波強度、徑向速度、速度譜寬，經(jīng)過一定的處理，轉化為氣象上常用物理量，進而導出的圖像和圖形產(chǎn)品。6.3.1 回波頂高顯示(ETPPI) 是運用不同彩色和色調(diào)表征某一回波強度(dBZ)、回波頂高分布的圖像。應用體積掃描獲取的回波強度三維分布數(shù)據(jù)制作，圖面標注中應給出雷達體積掃描的區(qū)間及能獲取回波頂高度的限制。6.3.2 雨強顯示(RZ) 是由回波強度(Z)經(jīng)過ZR關系轉化為雨強(R)，給出雨強分布的圖像產(chǎn)品。ZR關系

35、通常采用Z=ARb表示，A、b兩系數(shù)可由用戶設置，缺省時A=200，b=1.6。用戶可根據(jù)當?shù)亟邓形⑽锢硖匦源_定A、b系數(shù)。用戶可以運用當?shù)赜炅空举Y料對此產(chǎn)品進行對比、驗證，作出更符合當?shù)厥褂玫男薷摹?.3.3 垂直累積液態(tài)含水量顯示(VIL) 是反映降水云體中垂直液態(tài)含水總量分布圖像的產(chǎn)品。在一定的滴譜分布條件下，云體中液態(tài)含水量(M)和回波強度（Z）有一定的對應關系，在雷達獲得三維回波強度分布后，可直接轉換成液態(tài)含水量分布，對液態(tài)含水量從地面到云頂進行累積，進而得到垂直累積液態(tài)含水量的分布，它有助于對強降水和強對流天氣的判別。6.3.4 雨量累積顯示(PA) 是在RZ產(chǎn)品上擴展的另一種產(chǎn)

36、品，對雨強隨時間的累積可得出累積時間間隔內(nèi)的雨量，進而給出雨量分布的圖像。雨強累積成雨量的時間間隔應不大于12分鐘，雨量累積計算方法應符合氣象資料處理原則。6.3.5 河流流域降水總量 是根據(jù)6.3.4得出的雨量累積分布(PA)，對各個河流流域的雨量進行累加得到的。由于河流流域的降水分布有時會超過單部雷達監(jiān)測范圍，需要組網(wǎng)雷達數(shù)據(jù)來估算；同樣應設有使用地面雨量站資料對此產(chǎn)品進行校正的功能。6.4 自動識別產(chǎn)品 由于新一代天氣雷達系統(tǒng)能獲取回波強度、徑向速度、速度譜寬三類數(shù)據(jù)分布及其變化，可以根據(jù)各類中小尺度災害性天氣結構的模型，設計制作多類災害性天氣的自動識別軟件。自動識別產(chǎn)品的制作關鍵是模型

37、的設計算法、設計和實例的檢驗。同時中小尺度災害性天氣局地性較強，產(chǎn)品的普適性較差，使用此類產(chǎn)品易造成較大的虛警或漏報。設計此類產(chǎn)品需提交模型設計、算法設計和檢驗報告，經(jīng)中國氣象局主管部門批準后投入使用?？梢蚤_發(fā)的自動識別產(chǎn)品有以下數(shù)種：中尺度氣旋自動識別、龍卷渦旋自動識別、風暴路徑自動識別、雹云自動識別、暴雨自動識別、下?lián)舯┝髯詣幼R別。6.5 風場反演產(chǎn)品 新一代天氣雷達系統(tǒng)獲取的徑向速度分布數(shù)據(jù)，在某些假定條件下，通過反演可以獲取垂直風廓線(VAD)、二維水平風場(TVF)、垂直剖面二維風場(VVF)及三維風場等。系統(tǒng)可提供此類產(chǎn)品供用戶試用，但必須提供算式、軟件設計、檢驗報告。7 系統(tǒng)檢測

38、、標校功能規(guī)格需求7.1 新一代天氣雷達系統(tǒng)是大型的機電一體化設備，為保證其運行正?？煽?，并具有較好的可維修性，系統(tǒng)應設置較多的檢測裝置。在雷達子系統(tǒng)的各分機、信號處理子系統(tǒng)等處應設有內(nèi)設檢測設備BITE(Built-in Test Equipment)，以監(jiān)測各分機的工作狀況和工作參數(shù)，并能在數(shù)據(jù)處理和顯示子系統(tǒng)中顯示監(jiān)測信息，系統(tǒng)工作不正常時報警，必要時能對系統(tǒng)工作狀態(tài)進行記錄。在雷達子系統(tǒng)的重要部位應設有自保裝置，當出現(xiàn)工作不正常時，自保裝置啟動，保護系統(tǒng)的安全。7.1.1 雷達子系統(tǒng)應設有BITE，一方面對各分機工作環(huán)境進行檢測，如溫度、濕度、通風量等，特別對是發(fā)射機內(nèi)的調(diào)制器、速調(diào)管

39、的強迫冷卻狀況進行檢測；另一方面對雷達工作狀態(tài)進行檢測，如天線掃描方式、掃描速度、發(fā)射機的重復頻率、脈沖寬度、各分機供電的電壓、電流等。并將檢測到的信息傳送給數(shù)據(jù)處理與顯示子系統(tǒng)。7.1.2 信號處理器內(nèi)也應設有BITE，除了檢測各路電壓、電流外，還可監(jiān)測其工作狀態(tài)，如距離庫長的選擇、濾波通道的選擇、SQI門限的選擇等，同時將檢測的信息傳送給數(shù)據(jù)處理與顯示子系統(tǒng)。7.1.3 數(shù)據(jù)處理與顯示子系統(tǒng)應設有專門的接口裝置，以采集各分機送來的檢測信息；并應設有專門顯示終端，以顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，檢測整個系統(tǒng)的運行狀況，方便系統(tǒng)檢修，縮短維修時間。7.2 新一代天氣雷達系統(tǒng)作為一個測量系統(tǒng)，用于對降水天

40、氣進行測量。系統(tǒng)應設有專門的機內(nèi)儀表和附屬儀表，用于對系統(tǒng)進行標校，保證新一代天氣雷達系統(tǒng)獲取準確、可靠的數(shù)據(jù)。7.2.1 新一代天氣雷達系統(tǒng)應提供進行天線方位角、仰角標校的裝置和操作方法，保證系統(tǒng)空間定位準確。7.2.2 發(fā)射/接收分機應設有機內(nèi)穩(wěn)定的信號源，用于對接收系統(tǒng)的特性進行檢測，對回波強度測量支路進行準確定標。信號源也應提供可調(diào)初相位的穩(wěn)定相干信號，對測速支路進行定標。整個系統(tǒng)檢測可自動進行，方便經(jīng)常性的檢驗。7.2.3 新一代天氣雷達系統(tǒng)應配備較準確的附屬測量儀表，如功率計、信號源、頻率計、雷達綜合測試儀等，以便對系統(tǒng)的發(fā)射頻率、發(fā)射功率、接收機最小可測靈敏度、噪聲系數(shù)、脈沖寬度

41、等主要參數(shù)進行準確測量，進而對回波強度測量定標。同時系統(tǒng)也應配備高壓測量、示波器等維護設備必須的儀表。7.2.4 信號處理器對回波強度、徑向速度等量的估算正確與否，直接影響到系統(tǒng)測量準確性和精度，新一代天氣雷達系統(tǒng)應設計模擬檢測設備和模擬檢測方案，對信號處理器的估算進行檢驗。7.2.5 系統(tǒng)相干的優(yōu)劣直接影響到測速精度和地物對消能力，新一代天氣雷達系統(tǒng)應提供對系統(tǒng)相干進行檢測的方法，提供發(fā)射脈沖延遲信號，對收發(fā)系統(tǒng)進行穩(wěn)定性測試。該方法應易于系統(tǒng)的日常檢驗。8 系統(tǒng)與外部通信聯(lián)接的性能規(guī)格需求8.1 新一代天氣雷達系統(tǒng)監(jiān)測到的災害性天氣信息、降水信息及各類生成產(chǎn)品，應能夠及時地傳送到各級用戶，

42、在防災減災中發(fā)揮作用。文件名符合相關傳輸系統(tǒng)的要求。徑向數(shù)據(jù)流的傳輸協(xié)議符合TCP/IP協(xié)議。8.2 新一代天氣雷達系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和產(chǎn)品應能采用多種途徑，傳送給當?shù)貧庀笈_等局地用戶。8.2.1 新一代天氣雷達應有能滿足雷達信號處理器輸出的原始數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)母咚偻ㄐ趴?。當雷達產(chǎn)品生成單元設置在當?shù)貧庀笈_，而雷達站遠離氣象臺時，雷達站應能將雷達信號處理機輸出的原始數(shù)據(jù)高速地傳送給氣象臺，傳輸速率不低于1.6Mb/s。8.2.2 局地用戶一般應通過當?shù)鼐钟蚓W(wǎng)獲取雷達產(chǎn)品，特殊情況下也可從雷達產(chǎn)品生成單元獲取雷達產(chǎn)品。8.2.3 數(shù)據(jù)傳輸線路要有無線網(wǎng)絡備份，當有線數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)故障時，能夠自動轉換到無線網(wǎng)

43、絡傳輸，保證數(shù)據(jù)的及時上傳。8.3 需要在全國共享的新一代天氣雷達數(shù)據(jù)和產(chǎn)品通過有關網(wǎng)絡傳輸。8.4 雷達產(chǎn)品生成單元提供的通信協(xié)議應與現(xiàn)代氣象業(yè)務網(wǎng)傳輸方式相一致8.5 雷達圖像傳輸系統(tǒng)的工作與雷達系統(tǒng)的工作應是相互獨立的，可以同時運行，也可獨立工作。9 保障性需求9.1 組件組件為雷達設備的可更換單元（LRU)，在大型組件中應劃分出最小可更換單元，并對最小可更換單元進行劃分。9.2 現(xiàn)場更換要求現(xiàn)場更換一般情況下為組件一級，對于大型組件，應提供最小可更換單元。9.3 診斷程序應提供可現(xiàn)場/遠程控制的診斷程序，程序應可以判斷95%的組件故障和檢測99%的組件性能?？赏ㄟ^有關接口，如LAN，電

44、話線進行遠程診斷。9.4 信號流圖應提供系統(tǒng)每個組件及其內(nèi)部最小可更換單元的信號輸入/輸出波形和參數(shù)，以及其他重要部件的參數(shù)。9.5 新一代天氣雷達系統(tǒng)隨機文件中應提供細致的說明書、使用手冊、系統(tǒng)維護手冊、標校手冊等，為系統(tǒng)的日常標校提供支持。提供的電路原理圖，應當?shù)皆患?，便于系統(tǒng)的檢修。以上隨機文件提供紙質(zhì)和電子版。9.6 備件應對系統(tǒng)備件采用條形碼管理方式，每個部件都應具有唯一的部件號和流水號。當備件中的個別元件采用新型號時，應當對整個備件的輸入/輸出關系無任何影響。9.7 機內(nèi)狀態(tài)監(jiān)控機內(nèi)應提供每個組件的狀態(tài)信息，以表明該組件是否處在正常工作狀態(tài)，該狀態(tài)信息應可經(jīng)過監(jiān)控系統(tǒng)傳送至計算機。狀態(tài)信息應采用標準化方式。在線監(jiān)測程序可以根據(jù)不同的狀態(tài)信息進行綜合判斷，確定雷達的工作狀態(tài)。9.8 簡易測試工裝廠家應