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“十三五”优秀成果展示——天气雷达测试保障与系统仿真技术研究

发布者:   来源:   发布时间:2024/3/14 0:00:00   标签:   浏览次数:256

成果评价编号: 中气科成评[2022]203
评价结果: 良好
成果名称: 天气雷达测试保障与系统仿真技术研究
完成单位: 成都信息工程大学、中国气象局气象探测中心、成都远望科技有限责任公司
成果形式: 应用研究和技术开发类-方法
研究领域: 综合气象观测
评价年份: 2021
完成人: 李学华、邵楠、张福贵、步志超、何建新、陈玉宝、谢承华、王海江、史 朝、刘洁、王箫鹏、潘新民、秦建峰、董德保、张双、唐顺仙、王旭
成果简介: 依托国家公益性行业科研专项和中国气象局持续性建设项目支持,聚焦天气雷达测试保障和系统仿真技术,着力对国内7种型号天气雷达系统和故障问题深入研究,研发了面向省级和台站级雷达测试、维修、诊断的多种天气雷达测试保障平台;提出了雷达组件化建模和信号建模的天气雷达系统软件仿真技术,采用基于信号流的雷达仿真故障再现、性能评估和算法评估等天气雷达系统软件化保障技术,完成了天气雷达系统软件化仿真技术研究,建成了国内SA/CA/SC/CC/CD五类型号国家级天气雷达系统软件仿真平台。从单一平台预研到中试,再到多种平台全面研发和如今的全面业务应用,可大幅增强和提升对全国业务天气雷达测试保障的技术支撑手段和高效性。
(1)研究了以天气雷达故障现象为输入,专家知识库、故障树分析法、模块化诊断和在线仿真分析等多种方法融合的故障诊断和分析技术。调查、统计与分析7种型号业务天气雷达硬件系统和常见故障种类信息,在吸收国内外雷达及其它大型装备故障诊断与性能测试技术的基础上,建立了针对国内7种型号天气雷达故障树、故障逻辑分析库、专家知识库,并以此基础形成了多种数据和方法融合的故障和分析技术。相比同类故障分析技术,该成果故障定位效率和准确性更高,对提升我国天气雷达的保障效率有不可替代的作用。 (2)提出了基于雷达系统组件化建模和回波信号建模的天气雷达系统仿真技术。首次实现了基于信号流的雷达组件数学建模方法,把五种业务型号天气雷达发射机、接收机、信号处理等主要硬件组件实现了软件化的组件建模仿真,如速调管、脉冲调制器等。以组件仿真技术为基础,建成五种业务型号天气雷达仿真系统,推动了以雷达系统仿真和回波信号仿真技术为基础的雷达新技术评估、性能升级改进评估、故障再现仿真、算法标校、人员培训等方面的业务应用。目前在国内还没有类似组件化的天气雷达建模技术及系统。 (3)首次提出采用基于虚拟仪器架构建设天气雷达测试与故障诊断的技术,并以此为基础,研发便携式天气雷达测试与故障诊断平台,雷达随机测试仪表等。相比同类固定式平台研发技术,该成果能够对标一线业务雷达台站需求,可满足雷达保障业务中故障响应技术支持的高效性,有更大的推广应用价值。 (4)研发国家级天气雷达仿真平台。以组件化雷达组件仿真和回波信号仿真核心技术为基础,研发了基于仿真的雷达性能评估、故障仿真再现、算法标校评估等软件平台应用功能,推动了仿真技术在雷达保障中的业务应用。目前国内外气象行业内无类似仿真平台系统。
(1)依托该成果,研发的天气雷达便携式故障检测平台和随机测试仪器,被列入中国气象局综合观测司“2019年度省级观测装备与保障技术成果目录”。 (2)依托该成果,研发的天气雷达便携式故障检测平台,已在安徽、福建、广西、海南、河北、河南、湖南、青海、湖北等21个省气象局的天气雷达日常巡检、保障维护等工作中得到广泛应用,成为了气象雷达维护和保障的重要技术手段,在缓解专业保障人员紧缺、缩短雷达故障排除时间方面成效明显。 (3)建成了国家级的天气雷达仿真平台。依托该平台,完成国内业务天气雷达信号处理算法的比对评估工作,提升了雷达数据的一致性和准确性,并为雷达保障、性能评估、人员培训、故障诊断分析等提供技术支撑。 项目获省部级、气象行业奖励4次,在国内外学术期刊发表论文32余篇,申请授权专利15项,软件著作权登记7项。培养造就了一支天气雷达测试保障和系统仿真技术的科技创新团队,培养硕士研究生40余名,2020年获批全国首批气象教学团队—气象雷达系统教学团队,10人晋升高级技术职称。该成果在推动我国天气雷达维修维护保障水平、运行效率和数据质量提升、培养专门技术人才等方面经济社会效益显著。
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