ADWR雷達(dá)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不連續(xù)問題的診斷與分析

孫開榮，李 屾

ADWR 雷達(dá)是用于對(duì)臺(tái)風(fēng)、暴雨、冰雹和龍卷等災(zāi)害性天氣實(shí)施有效的監(jiān)測和預(yù)警的新一代天氣雷達(dá)。本文依據(jù)ADWR 雷達(dá)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作原理及關(guān)鍵點(diǎn)參數(shù)測量方法，提出了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不連續(xù)問題的診斷與分析流程及排除方法，并通過一次合肥新橋機(jī)場ADWR 雷達(dá)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不連續(xù)問題的診斷與分析的案例分析，對(duì)該方法進(jìn)行了驗(yàn)證，可以為其他類似天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問題提供借鑒。

1 ADWR 雷達(dá)數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)工作原理

ADWR 雷達(dá)由天線饋線分系統(tǒng)、發(fā)射分系統(tǒng)、接收分系統(tǒng)、信號(hào)處理/監(jiān)控分系統(tǒng)、伺服分系統(tǒng)、終端分系統(tǒng)以及電源分系統(tǒng)7 個(gè)部分組成。發(fā)射機(jī)為輻射源的饋線提供射頻脈沖功率，發(fā)射分系統(tǒng)采用全相參放大鏈?zhǔn)剑弥鄙涫蕉嗲桓吖β仕僬{(diào)管進(jìn)行充分放大，充分利用速調(diào)管大功率、高增益性能。在工作過程中同時(shí)可以監(jiān)測有關(guān)重要參數(shù)、高壓工作的累計(jì)時(shí)間以及工作狀態(tài)指示和故障狀態(tài)指示。接收分系統(tǒng)主要對(duì)射頻回波信號(hào)進(jìn)行放大、下變頻處理，得到60MHz 中頻回波信號(hào)送至數(shù)字中頻接收機(jī)；同時(shí)接收機(jī)還產(chǎn)生雷達(dá)系統(tǒng)所需的各種頻率本振信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)等、發(fā)射激勵(lì)信號(hào)、標(biāo)定信號(hào)等。ADWR 雷達(dá)伺服分系統(tǒng)能夠接收伺服分機(jī)本地控制鍵盤發(fā)出的操作指令或雷達(dá)控制維護(hù)終端經(jīng)信號(hào)處理/監(jiān)控分系統(tǒng)送來的控制指令，經(jīng)過相應(yīng)軟件的運(yùn)算和處理，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)去控制天線作多種方式的掃描運(yùn)動(dòng)，以滿足氣象探測的需要，同時(shí)接收天線位置(方位角和仰角)信息，并經(jīng)過量化后送往信號(hào)處理/監(jiān)控分系統(tǒng)。

信號(hào)處理/監(jiān)控分系統(tǒng)對(duì)接收機(jī)輸出的兩路中頻信號(hào)進(jìn)行采樣、抽取，然后通過光纖將兩路16位正交的I、Q 信號(hào)輸出至信號(hào)處理器中，信號(hào)處理對(duì)兩路I、Q 信號(hào)作DVIP 處理，得到反射率的估值，即雷達(dá)回波強(qiáng)度Z；對(duì)I、Q 信號(hào)進(jìn)行脈沖對(duì)處理或快速傅里葉變換處理方法計(jì)算平均多普勒速度V 和速度譜寬W；對(duì)I、Q 信號(hào)進(jìn)行地雜波等處理，得到濾波后的Z、V、W 三要素并通過網(wǎng)絡(luò)輸出至終端分系統(tǒng)。主監(jiān)控主要負(fù)責(zé)與其它各分系統(tǒng)進(jìn)行通訊以實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)整機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)視與同步控制。信號(hào)處理自檢數(shù)據(jù)庫主要用于檢測系統(tǒng)內(nèi)部的信號(hào)是否正確。當(dāng)雷達(dá)出現(xiàn)故障時(shí)，如果檢測到的自檢數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)與寫入的數(shù)據(jù)相同，則認(rèn)為本板或是本系統(tǒng)的工作是正常的，故障不在該分系統(tǒng)。如果檢測到的數(shù)據(jù)與自檢數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不同，說明該分系統(tǒng)出現(xiàn)故障，應(yīng)該更換數(shù)字信號(hào)處理板。

信號(hào)處理系統(tǒng)是否進(jìn)入自檢狀態(tài)，由控制維護(hù)軟件控制，控制維護(hù)軟件發(fā)出自檢指令即進(jìn)入自檢狀態(tài)，通過控制維護(hù)軟件對(duì)信號(hào)處理器工作方式進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)雷達(dá)進(jìn)行VOL 掃描時(shí)，控制維護(hù)軟件在VOL 掃描結(jié)束后自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，VOL 掃描時(shí)間大約為6 分鐘，即進(jìn)行VOL 掃描時(shí)，每6 分鐘存儲(chǔ)一份原始數(shù)據(jù)，每份原始數(shù)據(jù)壓縮前約為30MB。終端分系統(tǒng)對(duì)ADWR 雷達(dá)探測到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，形成原始數(shù)據(jù)文件，同時(shí)實(shí)時(shí)顯示回波圖像，提供給各終端用戶分析使用和對(duì)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。數(shù)據(jù)采集能實(shí)時(shí)地從雷達(dá)信號(hào)處理/監(jiān)控系統(tǒng)采集三要素（Z、V、W）、相應(yīng)的仰角、方位以及其它相關(guān)參數(shù)。

2 故障現(xiàn)象及消除方法

2.1 故障表現(xiàn)形式

1）服務(wù)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不連續(xù)問題，表現(xiàn)形式為數(shù)據(jù)處理服務(wù)器在長時(shí)間運(yùn)行后，會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)不存儲(chǔ)現(xiàn)象，檢查發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理軟件（ADWRPG）與數(shù)據(jù)服務(wù)軟件（ADWRDS）自動(dòng)退出。

2）存儲(chǔ)數(shù)據(jù)在某一個(gè)方位上有數(shù)據(jù)缺失現(xiàn)象，無法形成完整的氣象回波數(shù)據(jù)，對(duì)用戶對(duì)產(chǎn)品的使用產(chǎn)生影響。

2.2 故障原因概述

1）服務(wù)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不連續(xù)問題：ADWRPG 和ADWRDS 軟件的主要功能是保存原始數(shù)據(jù)、制作氣象產(chǎn)品和圖片同時(shí)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)、入庫，軟件不存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或自動(dòng)退出可能由以下原因引起：

（1）服務(wù)器感染病毒，病毒軟件導(dǎo)致終端軟件程序被損壞并異常退出；

（2）雷達(dá)頭數(shù)據(jù)異常，造成軟件參數(shù)錯(cuò)誤退出；

（3）氣象產(chǎn)品制作過程中出現(xiàn)問題造成軟件錯(cuò)誤退出；

（4）遠(yuǎn)程桌面連接引起一些不可預(yù)見的問題，造成軟件退出。

2）存儲(chǔ)數(shù)據(jù)在某一個(gè)方位上有數(shù)據(jù)缺失現(xiàn)象：終端軟件在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)過程中出現(xiàn)漏數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，可能原因如下：

（1）轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)旋轉(zhuǎn)變壓器故障，引起的伺服角碼錯(cuò)誤；

（2）信號(hào)處理送至終端的方位角度數(shù)據(jù)有時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤；

（3）終端軟件在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)出錯(cuò)造成數(shù)據(jù)缺失。

2.3 處理過程及措施

對(duì)于服務(wù)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不連續(xù)問題采取如下處理過程及措施：

1）重新安裝服務(wù)器、工作站和用戶終端的操作系統(tǒng)，對(duì)硬盤進(jìn)行格式化并重新安裝終端軟件，考機(jī)運(yùn)行后軟件問題依然存在。

2）禁止使用遠(yuǎn)程桌面連接，考機(jī)運(yùn)行后軟件問題依然無法排除。

3）現(xiàn)場監(jiān)視ADWRDS 軟件，發(fā)現(xiàn)VAD 產(chǎn)品有時(shí)會(huì)造成軟件進(jìn)程中斷，從而引起軟件退出，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中斷。將引起VAD 產(chǎn)品出錯(cuò)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，是由于VAD 產(chǎn)品動(dòng)態(tài)庫中某一參數(shù)錯(cuò)誤引起進(jìn)程中斷。對(duì)VAD 產(chǎn)品動(dòng)態(tài)庫進(jìn)行修正后，采用兩臺(tái)服務(wù)器同時(shí)考機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證，其中一臺(tái)制作VAD產(chǎn)品，另外一臺(tái)不制作VAD 產(chǎn)品。然后進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行考機(jī)驗(yàn)證。

4）在連續(xù)運(yùn)行約1 周之后，兩臺(tái)服務(wù)器再次出現(xiàn)ADWRPG 軟件退出的現(xiàn)象，ADWRCM 運(yùn)行正常。經(jīng)過分析認(rèn)為是ADWRPG 軟件在與ADWRCM 軟件通訊時(shí)出現(xiàn)異常，造成ADWRPG 軟件非正常退出，經(jīng)過故障排除攻堅(jiān)小組進(jìn)行詳細(xì)討論之后，建議對(duì)當(dāng)前軟件工作模式進(jìn)行改進(jìn)。在數(shù)據(jù)處理服務(wù)器中安裝數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件（ADWRSE）、ADWRPG 軟件和ADWRDS 軟件，采用多進(jìn)程工作方式，能夠提高應(yīng)用軟件運(yùn)行效率和運(yùn)行穩(wěn)定性。具體軟件分項(xiàng)功能如下：

（1）ADWRSE 軟件功能是進(jìn)行原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；（2）ADWRPG 軟件功能是根據(jù)ADWRSE 軟件存儲(chǔ)的原始數(shù)據(jù)制作氣象數(shù)據(jù)產(chǎn)品；

（3）ADWRDS 軟件功能是將原始數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)產(chǎn)品制作成圖片數(shù)據(jù)并將所有數(shù)據(jù)分類、壓縮入庫。

5）將改進(jìn)后的服務(wù)器軟件安裝在其中一臺(tái)工作站中進(jìn)行考機(jī)驗(yàn)證，持續(xù)運(yùn)行未重復(fù)出現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中斷現(xiàn)象。

6）將兩臺(tái)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器更新為新的軟件工作模式，通過實(shí)際運(yùn)行觀察，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中斷問題得到根本解決。

針對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)在某一個(gè)方位上有數(shù)據(jù)缺失現(xiàn)象采取如下處理過程及措施：

1）主動(dòng)更換方位旋轉(zhuǎn)變壓器，經(jīng)過長時(shí)間考機(jī)，故障現(xiàn)象仍然偶爾出現(xiàn)。

2）通過終端軟件在線獲取信號(hào)處理輸出角度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)存在角度輸出不連續(xù)現(xiàn)象，有角度跳變，從而影響數(shù)據(jù)質(zhì)量，在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)“缺口”。

3）通過信號(hào)處理器在線獲取伺服輸出角度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)存在干擾現(xiàn)象，引起信號(hào)處理輸出角度出現(xiàn)錯(cuò)誤值。發(fā)現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象之后及時(shí)將當(dāng)前角度數(shù)據(jù)傳輸方式由TTL 電平改為RS232 串口，提高抗干擾能力，并進(jìn)行了現(xiàn)場改進(jìn)。改進(jìn)后，通過信號(hào)處理器在線獲取伺服輸出角度數(shù)據(jù)，無干擾現(xiàn)象，再次考機(jī)驗(yàn)證，故障現(xiàn)象出現(xiàn)概率明顯降低，但是偶爾仍然存在。

4）對(duì)伺服控制程序進(jìn)行改進(jìn)，優(yōu)化角度取數(shù)時(shí)鐘，增加角度數(shù)據(jù)輸出判斷算法；在終端軟件中增加角度判斷算法，去除由干擾引起的錯(cuò)誤角度數(shù)據(jù)。通過以上處理方法，數(shù)據(jù)有“缺口”問題得到解決。

3 小結(jié)及經(jīng)驗(yàn)

我們可以得到服務(wù)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不連續(xù)問題是由多種綜合原因造成的，VAD 產(chǎn)品動(dòng)態(tài)庫存在不完善的地方，軟件工作模式不合理，操作系統(tǒng)遠(yuǎn)程桌面連接存在自身的漏洞。通過修正動(dòng)態(tài)庫，采用新的軟件工作模式運(yùn)行同時(shí)關(guān)閉遠(yuǎn)程桌面連接，通過長時(shí)間的拷機(jī)未再次發(fā)生問題。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)在某一個(gè)固定的方位上有數(shù)據(jù)缺失的現(xiàn)象，是由于伺服控制程序和傳輸方式存在不完善的地方，改進(jìn)后問題得到解決。由于上述問題定位故障點(diǎn)困難，所以本例的雷達(dá)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不連續(xù)問題故障對(duì)于其他的雷達(dá)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)故障有很大參考價(jià)值。