雷达介绍资料中文版

概述

介绍

Rockwell Collions WXR-2100型多扫描气象雷达在气象信息的处理和提炼方法上有革命性的突破，多扫描气象雷达是一种全自动雷达，它可以在不需要飞行员输入扫描角度和进行增益设置的情况下，不管在什么时候，不管飞机的姿态如何，对所有范围内重要的气象信息进行无杂波的显示。当多扫描气象雷达工作在自动模式的时候，每个飞行员将会获得一般只有有经验的雷达操作员才能获得的气象信息，而飞行员只需进行简单的标准化航空公司飞行员培训。多扫描气象雷达有效的减少了飞行员的工作负担，并增强了天气的探测能力，增加了机组及旅客的安全性。

多扫描雷达工作的关键在于雷达对雷雨底部反射部分的探测，然后通过先进的数字信号处理技术对地面杂波进行抑制。为了对短、中、长距离范围内的气象进行更好的探测，多扫描气象雷达也集成了多雷达扫描功能，对扫描角度进行预设。因此，在不同的飞行阶段，不同的探测距离，它的气象探测结果都十分出色。真320海里探测和Qverflight Protection功能是多扫描气象雷达众多新特征中的两个。多扫描气象雷达因为使用先进的运算法则来消除地面杂波，这使它能够跨越雷达视野的限制，为飞行员提供真正意义上的320海里气象资料。Overflight Protection功能使机组人员能够躲开雷雨顶部渗透，这是如今导致飞机颠簸的主要原因之一。Overflight Protection功能将那些对飞机造成威胁的任何雷雨信息保持在雷达显示屏上，直到它不在对飞机造成威胁为止。

系统描述

重要的运行特点

全自动工作：多扫描气象雷达设计工作在全自动模式，飞行员只需输入探测范围，而不需要输入扫描角度和进行增益设置。

理想的无杂波显示：Rockwell Collions第三代地面杂波抑制算法能减少约98%的地面杂波，这使它能理想的无杂波显示有威胁的气象信息。

在不同探测范围和飞行高度情况下良好的气象探测能力：多扫描气象雷达将从不同扫描角度获得的气象数据储存在存储器中，当飞行员选择了所要求的显示范围，不同角度的扫描信息将会从存储器中取出并一起显示。通过多角度的扫描，可以获得近距离和远距离的气象信息，这使得不管飞机的姿态如何，不管何种探测范围，显示屏上所呈现的都是一幅最优化的气象图。

决策气象：多扫描气象雷达能够提供真正意义上的320海里决策气象信息。

Gain Plus：Gain Plus包括以下功能：

传统的加减增益控制：多扫描气象雷达允许机组人员在人工或自动工作模式的时候进行增加或减小增益。

基于温度的增益控制：在高海拔的巡航高度，由于低的雷雨雷达反射率，将会基于温度对雷雨增益进行补偿。

路径衰减补偿和警报（PAC Alert）：对距飞机80海里范围内的干扰性气象造成的衰减进行补偿，当补偿超过限制，一个黄色的PAC Alert杆将显示以提醒飞行员注意雷达阴影区。Overflight Protection：Overflight Protection功能减少了在高海拔巡航高度时疏漏雷雨顶部渗漏的可能性。多扫描气象雷达向下扫描波束的信息和它的信息存储能力将发挥作用，可以防止在飞机完全穿越有威胁的雷雨区之前，雷雨区图象在显示屏上消失。

海洋气候反射率补偿：多扫描气象雷达能对海洋雷雨反射率的减小进行增益补偿，以便在

飞机飞越海洋时提供更精准的气象信息。

全面的低高度气象：在低高度时，多角度扫描的应用使雷达能够通过对飞机飞行路径的扫描来防止闯入拱形雷雨紊流区，能探测出飞机下方正在行成的雷雨，并能看到更大范围内的气象情况。

风切变探测：在起飞和着陆阶段，自动的风切变探测能力将起作用。

地图：地图模式能够探测出主要的地理特征，如城市，湖面，海岸线等。

全范围全模式下的同步显示更新：在自动模式下，机长和副驾驶的显示更新是同步进行的，即使他们选择了不同的显示距离和不同的工作模式。

工作原理

雷雨的反射率

了解多扫描气象雷达如何工作的关键在于了解雷雨的反射率。一般来说，雷雨的反射率被划分成三个部分（见图3—1）。

图3—1 雷雨反射级别

雷雨的下三分之一由于温度在冰点之上，所以全部由小雨滴组成，这部分是雷雨中对雷达波能量反射最强的部分。中间部分由过度冷却的水和冰晶组成，由于冰晶是不良的雷达波反射体，所以这部分的反射率开始减小了。雷雨的上部完全由冰晶组成，所以在雷达上几乎不可见。另外，正在形成的雷雨在其上部可能会形成拱形的紊流波。

图3—2显示的是一个真实的雷雨。图3—3显示的是随着扫描俯仰角度的增加相应得到它的一些雷达图。在实际的人工操作中，通常是在能观察到最多的雷雨反射回波的角度和接收到最少地面杂波的角度之间选择一个折衷的扫描角度。

图3—2 雷雨

图3—3 雷雨和在不同扫描俯仰角度时它相应的雷达图

理想的雷达波束

了解了雷雨的反射率和扫描角度对它的影响，我们可以设想一下探测天气的理想雷达波束的特性。理想的雷达波束能够直接探测到飞机下方区域，探测出正在形成的雷雨，并且波束能

沿地球表面的曲率延伸到雷达波传播的最远距离（图3—4）。这样，理想的雷达波束能在任何时候显示出飞机到320海里外所有的重要气象信息。

图3—4 理想的雷达波束

多扫描对理想雷达波的仿效

多扫描雷达通过获取来自不同扫描角度的信息并将其合并进整个气象图中来仿效出理想的雷达波束。Rockwell Collions的专利—地面杂波抑制算法被用来消除地面杂波，这使得飞行机组人员能看到0—320海里范围内所有的重要气象目标，而不受地面杂波的干扰（图3—5）。图3—5 多扫描雷达对理想波束的模拟

多扫描雷达的工作程序

图3—6显示多扫描雷达的工作程序。两个不同扫描角度的扫描数据被采集，并对飞机前方不同区域的回波信息进行优化。一般来说，多扫描气象雷达通过自动调整波束的扫描角度和增益，上部扫描波束探测的是中间区域的气象信息，而下部波束探测的是较近和较远距离的气象信息（图3—7）。这些信息被存在一个临时的数据库中，当机长或副驾驶选择了一个距离，计算机就回取出相应部分的数据信息，并对其进行合并和杂波抑制。这样没，不管机组选择了哪个距离，都能得到最优的气象图。

图3—6 多扫描雷达工作程序