新一代天氣雷達(dá)RDASOT 軟件的釋用

劉永亮，李強(qiáng)，於瑩

（1廣西區(qū)氣象技術(shù)裝備中心，廣西 南寧 530022）

新一代天氣雷達(dá)RDASOT 軟件的釋用

劉永亮1，李強(qiáng)1，於瑩1

（1廣西區(qū)氣象技術(shù)裝備中心，廣西 南寧 530022）

介紹RDASOT軟件的基本操作方法、注意事項(xiàng)和各參數(shù)指標(biāo)范圍，供同行參考。

RDASOT軟件；新一代天氣雷達(dá)；標(biāo)定；參數(shù)指標(biāo)

目前，在我國東部沿海地區(qū)投入使用的CINRAD/SA和CINRAD/SB型新一代多普勒天氣雷達(dá)，在防災(zāi)減災(zāi)方面發(fā)揮著巨大的作用。這兩種型號的雷達(dá)剛剛完成LINUX操作系統(tǒng)升級改造項(xiàng)目，在該系統(tǒng)中包含一個獨(dú)立運(yùn)行的雷達(dá)輔助測試軟件RDASOT，RDASOT軟件是幫助雷達(dá)技術(shù)保障人員進(jìn)行故障診斷和雷達(dá)標(biāo)定的輔助工具，對保障新一代天氣雷達(dá)正常運(yùn)行和準(zhǔn)確的監(jiān)測災(zāi)害性天氣具有重要意義。RDASOT軟件主要包含接收機(jī)動態(tài)范圍測試、反射率標(biāo)定、空間位置精度測量、天線控制精度測量和DAU控制等功能。由于廠家提供的RDASOT軟件的資料比較少，并且該軟件又是英文版的，很多同志都不會使用，筆者參考相關(guān)資料［1-4］，通過上機(jī)實(shí)際操作和分析研究，本文重點(diǎn)介紹RDASOT軟件的基本操作方法、注意事項(xiàng)和各參數(shù)指標(biāo)范圍等。

1 RDASOT軟件功能和操作方法

RDASOT軟件主要包含“Parameter Setting（參數(shù)設(shè)置）”、“Signal Test（信號測試）”、“Dynamic Range（動態(tài)范圍）”、“Antenna Control（天線控制）”、“DAU Control（DAU控制）”、“Sun Calibration（太陽法標(biāo)定）”、“Reflectivity Calibration（反射率標(biāo)定）”等功能，分別介紹如下。

1.1 Parameter Setting（參數(shù)設(shè)置）

Overall（整體）界面。Save Test Result（保存測試結(jié)果），選擇該選項(xiàng)后，將測試結(jié)果保存在log文件夾下的相應(yīng)的文本文檔內(nèi)，反之，測試結(jié)果只能在軟件界面上看到，不會保存在文檔內(nèi)。

Dynamic（動態(tài)）界面。Dynamic Range Settings（動態(tài)范圍設(shè)置），Inject Power Range/dB（注入功率范圍，單位dB），Min（最小值）設(shè)置-115，Max（最大值）設(shè)置0。Output Power Range/dB（輸出功率范圍，單位dB），Min（最小值）設(shè)置-100，Max（最大值）設(shè)置100。

Pulse（脈沖）界面。Pulse Adjustment（脈沖調(diào)整），Power Adjustment（功率調(diào)整）、Mode 15（窄脈沖放電延遲時間）、Mode 40（寬脈沖放電延遲時間）是從適配數(shù)據(jù)中讀出的數(shù)值，暫時不需要調(diào)整，每部雷達(dá)基本不相同。

Dau界面。Dau Settings（Dau設(shè)置），F(xiàn)IFO（模擬Dau），RS232（真實(shí)Dau）。

Simulator（模擬器）界面。OtherSettings（其他設(shè)置），PSP Simulator（PSP模擬器），DCU simulator（DCU模擬器）。Control Signal Generator（控制信號源），IP Address（IP地址），該項(xiàng)設(shè)置的是信號源的IP地址，主要用于做接收機(jī)機(jī)外動態(tài)范圍測試時使用，Central Freq（GHz）（中心頻率，單位GHz）。Pulse Option（脈沖選擇），Pulse Control（脈沖控制），Samples（樣本），Delay（us）（延遲，單位us），width（us）（寬度，單位us）。

1.2 Signal Test（信號測試）

1.2.1 Receiver（接收機(jī)）

2 Pos Switch（2位開關(guān)）。Front End（前置終端），該項(xiàng)指的是接收機(jī)保護(hù)器J3處，Mix/Pre-Amplifier（混頻放大器）。選擇Front End選項(xiàng)后，將測試信號直接注入到接收機(jī)保護(hù)器J3端口，選擇Mix/Pre-Amplifier選項(xiàng)后，將測試信號直接注入到混頻放大器。

4 Pos Switch（4位開關(guān)）。RF Test（射頻測試信號），來自于接收機(jī)頻綜的射頻脈沖測試信號。Noise Source（噪聲源），來自于接收機(jī)4A25噪聲源。RF Driver（射頻驅(qū)動信號），來自于發(fā)射機(jī)3A5脈沖形成驅(qū)動器耦合端的射頻激勵驅(qū)動信號。Klystron Out（速調(diào)管輸出信號），該信號簡稱為KD信號。

Other Options（其他選項(xiàng)）。CW Test（CW測試信號），和4位開關(guān)中的RF Test（射頻測試信號）配合使用，當(dāng)選中4位開關(guān)中的RF Test（射頻測試信號），同時也勾選上CW Test（CW測試信號），頻綜輸出的測試信號為連續(xù)波信號，如果不選CW Test（CW測試信號），頻綜輸出的測試信號為脈沖信號。Noise Source On（噪聲源開）。

RF Attenuation（射頻衰減）。Attenuation（衰減），此處設(shè)置接收機(jī)4A23射頻數(shù)控衰減器衰減值。

Phase Shift Control（移相控制）。

1.2.2 Transmitter（發(fā)射機(jī)）

PRF Selection（脈沖重復(fù)頻率選擇）。PRF（脈沖重復(fù)頻率），此處選擇脈沖重復(fù)頻率。Pulse Width（脈沖寬度），Short Pulse（窄脈沖），Long Pulse（寬脈沖）。

該發(fā)射機(jī)項(xiàng)配合Receiver（接收機(jī)）中4 Pos Switch（4位開關(guān)）的RF Test（射頻測試信號）信號，就可本控、手動開關(guān)發(fā)射機(jī)。

1.3 Dynam ic Range（動態(tài)范圍）

系統(tǒng)動態(tài)特性的測量采用信號源產(chǎn)生的信號，由接收機(jī)前端注入（信號可用外接信號源或機(jī)內(nèi)信號源產(chǎn)生），在數(shù)據(jù)終端讀取信號的輸出數(shù)據(jù)。改變輸入信號的功率，測量系統(tǒng)的輸入輸出特性。

根據(jù)輸入輸出數(shù)據(jù)，采用最小二乘法進(jìn)行擬合。由實(shí)測曲線與擬合直線對應(yīng)點(diǎn)的輸出數(shù)據(jù)差值≤1.0dB來確定接收系統(tǒng)低端下拐點(diǎn)和高端上拐點(diǎn)，下拐點(diǎn)和上拐點(diǎn)所對應(yīng)的輸入信號功率值的差值為系統(tǒng)的動態(tài)范圍。新一代天氣雷達(dá)要求接收系統(tǒng)的動態(tài)范圍≥85dB，擬合直線斜率應(yīng)在1±0.015范圍內(nèi)，線性擬合均方根誤差≤0.5dB。

Control（控制）。Auto Test（自動測試），Noise（噪聲），Single Step（單步測試），Stop（停止），F(xiàn)it（擬合），Auto Repeat（自動重做）。

Option（選項(xiàng)）。inside（內(nèi)部），outside（外部），該處選擇做動態(tài)范圍使用的是雷達(dá)本身的信號源（即inside）還是外接信號源（即outside），Power（dBm）（功率，單位dBm），該項(xiàng)是由軟件自動讀取適配數(shù)據(jù)后計算得出，不用人工輸入。PulseWidth（脈沖寬度），選擇Short（窄脈沖）

Result（結(jié)果）。Slope（擬合直線斜率），RMS（擬合均方根誤差），DynRange（動態(tài)范圍），Noise（噪聲），DynStart（動態(tài)起始點(diǎn)），DynEnd（動態(tài)終點(diǎn)）。

做接收機(jī)動態(tài)范圍測試時，在左側(cè)網(wǎng)格線界面空白處單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“dBz”，然后點(diǎn)擊“Auto Test”，軟件自動畫出動態(tài)曲線，并將結(jié)果顯示在Result界面內(nèi)?？捎檬髽?biāo)左右拖動網(wǎng)格線界面中的垂直的綠色的線，點(diǎn)擊Fit，重新計算動態(tài)范圍。

1.4 Antenna Control（天線控制）

Antenna Position（天線位置）：AZ Pos（方位位置），deg（度），AZ Rate（方位速度），deg/s（度/秒）。EL Pos（俯仰位置），EL Rate（俯仰速度）。

Command（命令）：AZ Position（方位位置），EL Position（俯仰位置），AZ Rate（方位速度），EL Rate（俯仰速度）。

Selftest（自檢），Position（位置），Park。

做天線定位時，先對天線進(jìn)行Selftest（自檢），自檢成功后，在AZ Position（方位位置）或EL Position（俯仰位置）輸入角度數(shù)值，點(diǎn)擊Position（位置），天線自動定位。AZ Rate（方位速度），EL Rate（俯仰速度），該處不需要人工輸入數(shù)值。點(diǎn)擊Park，天線自動定位到Park位（方位0°，俯仰6°）。

1.5 DAU Control（DAU控制）

Bytes（字節(jié)）：Bytes30-45（字節(jié)30-45）。Bits（比特）：XMTR RF POWER（發(fā)射機(jī)功率調(diào)零），ANTENNA RF POWER（天線功率調(diào)零）。調(diào)整RDA面板上相應(yīng)的電位器，使XMTR RF POWER（發(fā)射機(jī)功率調(diào)零）或ANTENNA RF POWER（天線功率調(diào)零）的Bits顯示數(shù)值在10左右，發(fā)射機(jī)峰值功率和天線峰值功率才能正確顯示，功率調(diào)零指標(biāo)在0-20范圍內(nèi)。

Control（控制）。High Voltage（高壓）：On（開），Off（關(guān)）。Wave Guide（波導(dǎo)開關(guān)）：Antenna（天線），Dummy Load（假負(fù)載）。Servo Power（伺服電源）：Off（關(guān)），On（開）。Alarm（報警）：On（開），Off（關(guān)）。在該控制界面，可以控制波導(dǎo)開關(guān)的指向、發(fā)射機(jī)高壓、伺服電源和報警的開與關(guān)。

1.6 Sun Calibration（太陽法標(biāo)定）

利用太陽的回波強(qiáng)度判定天線方位和俯仰角度的經(jīng)緯度偏差，以保證在回波圖上能正確顯示回波的位置。首先確定天線能正常運(yùn)行，RDA電腦時間要保持與北京時間一致，必要時可撥打電話01012117與北京時間對時，要求時間誤差在10秒以內(nèi)，由于太陽法受太陽角度影響，一般在太陽角度為20度至50度之間做太陽法。

Suncheck（太陽法檢查）：AZ（方位），EL（俯仰），deg（度），Result（結(jié)果），Data（數(shù)據(jù)），Curve（曲線）。

Settings（設(shè)置）：AZ Range Setting（方位范圍設(shè)置）。Site Latitude（站點(diǎn)緯度）：DERECTION（方向），選N（北），DEGREES（度），MINUTES（分），SECONDS（秒）。Site Longtitude（站點(diǎn)經(jīng)度）：DERECTION（方向），選E（東）。Modify（修改），Save（保存）。

點(diǎn)擊Start（開始）按鈕，軟件自動尋找太陽，并將測試的數(shù)據(jù)和結(jié)果顯示在Result（結(jié)果）界面內(nèi)，誤差范圍用紅色標(biāo)出，NEW A…，代表方位誤差，NEW E…，代表俯仰誤差，指標(biāo)要求該誤差在±0.3°以內(nèi)。

1.7 Reflectivity Calibration（反射率標(biāo)定）

用外接信號源或用機(jī)內(nèi)信號源注入不同功率的信號，在距離5km至200km范圍內(nèi)檢驗(yàn)其回波強(qiáng)度的測量值，回波強(qiáng)度測量值與注入信號計算回波強(qiáng)度值（期望值）的最大差值應(yīng)在±1dB范圍內(nèi)。

Parameter（參數(shù)）界面。WAVE LENGTH（cm）（波長，單位cm），ANTENNA GAIN（dB）（天線增益，單位dB），TRANSMTTER PEAK POWER（KW）（發(fā)射機(jī)峰值功率，單位KW），PLUSE WIDTH（us）（脈沖寬度，單位us），ANTENNA HORIZONTAL BEAMW（°）（水平波束寬度，單位°），ANTENNA VERTICAL BEAMW（°）（垂直波束寬度，單位°），INJECT POWER（dBm）（注入信號功率，單位dBm），MATCHED FILTER LOSS（dB）（匹配濾波器損耗，單位dB），ATMOSPHERIC LOSS（dB）（大氣損耗，S波段雙程取0.011dB/km），RECEIVER LOSS（dB）（接收支路損耗），TRANSMITTER LOSS（dB）（發(fā)射支路損耗），TOTAL PATHLOSS（dB）（總損耗），Radar Const（dB）（雷達(dá)常數(shù)）。該界面內(nèi)的參數(shù)數(shù)據(jù)均是從適配數(shù)據(jù)中讀出或根據(jù)適配數(shù)據(jù)計算得出，手動不能直接修改。

Calibration（標(biāo)定）界面。Input Power（dBm）（注入功率，單位dBm）。Range（km）（范圍，單位km），范圍包含5km，50km，100km，150km，200km。

Radar Const（雷達(dá)常數(shù)），Noise（噪聲），這2個參數(shù)是系統(tǒng)計算得來的，不用人工填寫。

Mode（方式）：Internal Test（內(nèi)部測試），external Test（外部測試）。Pulse（脈沖）：Short Pulse（窄脈沖），Long Pulse（寬脈沖）。2 Pos Switch（2位開關(guān)）：Front End（前置終端），該項(xiàng)指的是接收機(jī)保護(hù)器J3處，Mix/Pre-Amplifler（混頻放大器）。RF Attenuation（射頻衰減）：From（從），to（到），Atten step（每步衰減值）。External Inject Power（外部注入功率）。

設(shè)置好后，點(diǎn)擊Start（開始）按鈕，軟件自動將標(biāo)定的結(jié)果顯示出來，Expected（期望值），Measured（測量值），Delta（差值），這個Delta（差值）為Measured（測量值）減去Expected（期望值）的結(jié)果。反射率標(biāo)定指標(biāo)為Delta（差值）絕對值小于1，如果Delta（差值）絕對值大于1，軟件自動用紅色顯示，表明反射率標(biāo)定不達(dá)標(biāo)，需要重新檢查和調(diào)整適配數(shù)據(jù)，可參考潘新民、王志武［5-7］等詳細(xì)介紹的反射率標(biāo)定步驟及調(diào)整方法這方面的資料。

2 故障檢修實(shí)例

2.1 波導(dǎo)開關(guān)故障

雷達(dá)出現(xiàn)“波導(dǎo)開關(guān)故障”和“波導(dǎo)開關(guān)/脈沖形成網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器互鎖”報警，導(dǎo)致雷達(dá)無法開機(jī)。

給波導(dǎo)開關(guān)供電的是5PS1電源的+28V，首先檢查5PS1電源，+28V亮綠燈，說明該電源工作正常。用RDASOT軟件中的DAU Control（DAU控制）功能，控制波導(dǎo)開關(guān)打到Antenna（天線）時，波導(dǎo)開關(guān)發(fā)出“啪啪啪…”連續(xù)的聲音，說明波導(dǎo)開關(guān)一直在動作，沒有打到位，打到Dummy Load（假負(fù)載）時，波導(dǎo)開關(guān)只發(fā)出啪的一聲響，初步懷疑是波導(dǎo)開關(guān)故障，為了判斷波導(dǎo)開關(guān)是否故障，需兩人配合，1人站在梯子上，手可以控制波導(dǎo)開關(guān)的轉(zhuǎn)動旋鈕，1人在RDASC計算機(jī)旁，操作RDASC軟件將雷達(dá)正常開機(jī)，待系統(tǒng)自動標(biāo)定完畢后，點(diǎn)擊“Operate”，待波導(dǎo)開關(guān)發(fā)出“啪”的一聲響后，站在梯子上的人立刻用手將波導(dǎo)開關(guān)轉(zhuǎn)動旋鈕固定住，并將旋鈕扭到位，雷達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，因此判斷波導(dǎo)開關(guān)故障，更換波導(dǎo)開關(guān)后，故障排除，雷達(dá)正常開機(jī)。

2.2 雷達(dá)無回波

雷達(dá)主要性能參數(shù)異常，表現(xiàn)為CW、RFD、KD各項(xiàng)標(biāo)定實(shí)測值與期望值差異較大，部分測量值為-33，且雷達(dá)無回波。用RDASOT軟件做Dynamic Range（動態(tài)范圍）測試，發(fā)現(xiàn)測量值小了30幾個dBz，動態(tài)范圍嚴(yán)重不達(dá)標(biāo)。用SMA線纜短接二位開關(guān)的輸出和預(yù)選濾波器的輸入，對通道進(jìn)行二次測試，所得測試結(jié)果正常，因此判斷接收機(jī)前端出現(xiàn)故障。將二位開關(guān)輸出端接回原來的位置，用RDASOT軟件中的Signal Test（信號測試）功能發(fā)出CW信號，用功率計分別測量低噪聲放大器輸入端和輸出端，有輸入沒輸出，因此，判斷低噪聲放大器故障，更換后故障排除，雷達(dá)正常工作。

3 小結(jié)

新一代天氣雷達(dá)故障定位和日常維護(hù)［8］都離不開輔助測試軟件RDASOT，因此，雷達(dá)技術(shù)保障人員能夠正確和熟練的使用RDASOT軟件至關(guān)重要。通過分析雷達(dá)報警信息，運(yùn)用RDASOT軟件并配合使用儀器儀表［9］等測量工具進(jìn)行參數(shù)或信號等的測量，可以非常方便的對故障進(jìn)行隔離和定位，達(dá)到快速排除雷達(dá)故障的目的，大大提高新一代天氣雷達(dá)的維護(hù)維修保障能力，確保雷達(dá)正常和穩(wěn)定的運(yùn)行，很好的發(fā)揮雷達(dá)的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］吳少鋒，羅森波，胡東明，等.基于手機(jī)郵箱監(jiān)控天氣雷達(dá)運(yùn)行狀態(tài)的方法［J］.氣象研究與應(yīng)用，2012，33（4）：70-73.

［2］劉鋒，蔣科，潘海.柳州新一代天氣雷達(dá)故障的分析與排除［J］.氣象研究與應(yīng)用，2007，28（S3）：25-26.

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［5］劉遠(yuǎn)，胡維，姚立紅.雷達(dá)產(chǎn)品生成與傳輸監(jiān)控短信報警平臺［J］.氣象研究與應(yīng)用，2014，35（4）：115-116.

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［7］李廣海，陸曼曼.新一代天氣雷達(dá)資料傳輸監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)［J］.氣象研究與應(yīng)用，2013，34（2）：68-74.

［8］何海龍，胡欣欣，余申偉，等.海南省新一代天氣雷達(dá)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)［J］.氣象研究與應(yīng)用，2009，30（2）：151-152.

The interpretation of CINRAD RDASOT software

Liu Yongliang1，Li Qiang1，Yu Ying1
1Guangxi meteorological technology and equipment center

The basic operation method of RDASOT software，the points of attention and the range of the parameters were introduced to provide some reference.

RDASOT software，CINRAD，calibration，parameter valve

TP31

A

1673-8411（2016）01-0104-04

2015-08-15

劉永亮（1982-），男，吉林榆樹，工程師，在職碩士，從事雷達(dá)技術(shù)保障工作。