气象科技管理信息系统

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行业专项成果综述-人工影响天气地基、机载监测装备研发

发布者:张洁   来源:   发布时间:2017/6/29 14:46:29   标签:   浏览次数:1500

项目编号GYHY201006030

研究周期20109—20138

国拨经费448万元

项目负责人】于子平

项目骨干成员】郭学良、李春化、卢建平、伍波

项目承担单位】中国兵器科学研究院

项目协作单位】中国气象科学研究院、中国兵器工业第209研究所、中国兵器工业第206研究所。

主要研究成果

1.新型地基多通道微波辐射计

自主研制成功新型地基多通道微波辐射计,具备温度及湿度多通道复合大气微波辐射接收能力,自动化实时计算顶空大气温度、湿度、云水分布以及水汽、液态水含量等多种大气参数,同时还能监测工作现场的温度、湿度、气压、降水等气象要素以及设备工作状态信息,并采用全中文、图形化综合处理终端实时记录、显示和回放。是我国首台自动化、智能化、多功能、高精度新型大气微波遥感探测设备,拥有完整的自主知识产权,填补了国内装备技术空白。在高端气象仪器国产化和建立自主知识产权方面取得了良好开端,将为我国天气预报、人工影响天气、防汛指挥决策等领域提供有力的装备技术支持。

达到的主要技术指标如下:

可用通道:水汽通道21,温度通道14,红外通道1;

通道频率:水汽通道22~30GHz、温度通道51~59GHz;

探测空域:地表~顶空10000m;

数据产品:大气辐射亮温,温度廓线,水汽廓线,相对湿度廓线,云水廓线,积分水汽,积分云水,云底温度,云底高度等;

垂直分辨率:50m(500m以下),100m(500m~2000m),250m(2000m~10000m);

终端人机界面:全中文界面,实时廓线图、时间剖面图、历史数据图显示;

标定数据处理:程序自动计算,自动更新。

2.X波段双偏振多普勒天气雷达

XDP937S双偏振天气雷达是具有我国自主知识产权,达到世界一流水平的天气雷达,不但能够像常规多普勒天气雷达一样观测到云中强度、速度、谱宽数据,还具备独特的双偏振功能,可准确识别出云中粒子相态,例如雨、雪、冰雹粒子等,从而可以准确定位作业点,提高人工影响天气的作业效率。该雷达创新性的在天气雷达中使用全固态发射机,具备开机迅速、安全环保的特点,可服务于我国人影工程及其他科研工作。

达到的主要技术指标如下:

天线口径:2.4m;

天线型式:旋转抛物面;

工作频率:9370MHz;

波束宽度:1°;

天线副瓣:-28dB;

极化方式:同时水平/垂直发射、双通道接收;

极化隔离度:35dB;

极化方向图差异:20dB以内<0.1°;

发射脉冲峰值功率:220W;

发射脉冲宽度:

简单脉冲:0.5s,1μs,2μs;

调频脉冲:40us、60us、75μs;

脉冲压缩距离副瓣: -56dB;

最小距离门大小:30m。

3.机载激光云粒子探测仪

机载激光云粒子探测仪以光信息处理技术为核心,综合激光技术、弱信号探测技术、图像处理技术、数字信号处理等技术的一种多功能实时监测系统。探测仪采用脉冲激光探测原理,利用粒子对激光的米氏前向散射,实现对粒子大小和分布的测量。工作时,云粒子在探测区域内穿过激光发生散射,散射光被引导到两个相互垂直放置的探测器中进行对比探测。根据散射功率,可以计算出云粒子的大小,并实现云粒子尺度分布统计。系统具有测量精度高、测量迅速、体积小、结构紧凑等特点。该产品可广泛用于天气灾害的监测、防治,包括人工增雨、防雹、消雾等人工影响天气领域。主要应用方面有:(1)确定各种粒子参数;(2)实时指挥飞机人工增雨作业;(3)为云物理学研究提供资料。

达到的技术指标如下:

探测粒子尺度范围:2μm-50μm;

工作空速范围:10-200m/s;

景深:3mm;

光束宽度:0.2mm;

工作温度:-40~40℃;

工作相对湿度:0~100%;

工作高度:0~6000m;

总功耗:≤40W。

成果应用情况

新型地基多通道微波辐射计并在2013年底中标我国“新增千亿斤粮食工程东北区域人工影响天气能力建设”装备采购项目4台设备,这是国产产品首次打入市场,结束了国外同类技术和设备在我国的长期垄断局面!此后连续中标河北、北京、上海等地气象部门地基多通道微波辐射计采购项目,并配合开展了大量的各种大气观测试验活动,现已完成十余部装备台站建设,其中绝大多数属于正式的装备采购。

X波段双偏振多普勒天气雷达系统成功向新疆石河子气象局销售1套,以本项目为平台, RVP系列天气雷达信号处理器国产化技术;部分经过验证的成熟总体技术应用到了无锡分公司的天气雷达中,近几年产生了近二十部天气雷达订货。

机载云粒子探测系统中标吉林省、云南省气象局的“运十二”飞机改装项目;由机载激光云粒子分析系统衍生的地基雾滴谱仪中标河北省及广东省中山市气象局设备招标。另外,雾滴谱仪还在北京气象局、上海气象局、内蒙古气象局等地得到了试用。与西飞达成了10架新舟60气象飞机向泰国出口的合作意向,开创了我国气象探测设备成套出口的新局面。

本项目所研发的三套仪器设备均为国内首创,填补了人工影响天气监测装备领域的技术空白,形成了完全替代进口产品的能力,不仅有利于占领气象减灾装备市场、改善我国气象安全态势,而且将有力地推动我国气象探测和人影装备产业发展,由此将产生巨大的经济效益,并带动国内相关产业的繁荣发展和科技进步,逐渐形成装备研发和应用技术相互促进的良性循环,使我国气象和人影行业摆脱高技术装备严重依赖进口的不利局面。

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