雷达技术论文十篇

雷达技术论文篇1

1.1探地雷达的组成

一般来说，在目前的探地雷达中它主要是由主机、天线和后处理软件构成。这其中主机起到的作用是帮助实现雷达系统的整个控制、数据采集以及处理和显示。在我国现阶段的公路工程建设中，由于地下介质情况比较复杂，我们在探测到的数据资料往往要用后处理软件进行运算，以增强异常区域，利于得出准确结论。

1.2探地雷达工作原理

在现在的公路探地雷达使用中，它主要依据电磁脉冲在地下传播的原理进行具体的工作。当遇到存在电性差异的地下目标时候，电磁波就会发生反射，然后由地面接收天线接收，再通过对接收到的雷达波进行处理分析，形成一定的平面图形，具体如下。我们根据这个参数就可判断地下物体的结构，位置等。

2探地雷达的技术参数

在探地雷达技术中，最主要的莫过于是技术参数的分辨率了，它是探地雷达分贬率最小异常介质的能力，可以分为垂直分辨率和水平分辨率这两种。下面笔者根据实际分析了探地雷达不同天线垂直分辨率的经验值，供大家参考使用。

3探地雷达技术在公路隧道中应用

雷达技术论文篇2

【关键词】信号处理 雷达系统 目标检测 抗电子干扰

现代雷达系统具有反隐身、反干扰、反辐射、反低空突防等能力，是现代军事战略中的重要组成部分之一。利用雷达系统中的信号处理技术对接收数据进行处理不仅可以实现高精度的目标定位与跟踪，还能够在目标识别和目标成像、电子对抗、制导等功能方面进行拓展，实现综合业务的一体化。

1 雷达信号处理主要功能

雷达信号处理主要集中在通信和电子对抗两方面。在通信方面，雷达信号处理需要通过调制、编码等技术对通信信号进行处理，以提升无线信号的可靠性，和随机性，降低其被识别的概率，增强其抗噪声、抗干扰以及抗衰落等性能，保证信号可被准确识别和处理。在电子对抗方面，雷达信号处理需要利用其前端设备输出的脉冲信号流进行信号识别、参数估值以及信源识别，获取雷达系统关注的信号时候别结果为后续其他设备和作战计划的应用提供支持。

2 雷达信号处理关键技术

雷达信号处理所关心的研究领域主要集中在目标识别与分类、抗电子干扰、以信号产生、提取与变换为核心的信号处理、信号检测与积累、脉冲压缩等方面。

2.1 目标识别与分类技术

雷达可依照一定的策略和规则组建雷达网，利用网络内各雷达的性能对负责区域内的被测目标的坐标、运动参数等进行检测与估计。目标识别与分类主要是利用目标的特征信息，如运动速度，空间位置等，对目标类型进行判断，并从中识别出真正的目标信息。该过程既可以利用雷达向目标输出信号的回波串特性来实现，也可以通过高分辨率图像形成技术所获得的目标特征与属性来实现。

2.2 抗电子干扰技术

雷达系统使用的是无线电磁波信号，其在空域范围内面临着多种干扰和威胁，如“四防”、空间电磁环境等，这些干扰都会对雷达的探测性能带来较大的干扰，影响雷达的应用效果。因此雷达系统需要应用信号处理技术解决多种电子干扰问题，提升其隐蔽性。典型的抗电子干扰技术为无源雷达探测，其可以减少或消除雷达本身的电磁辐射属性，提升系统的生存能力。

2.3 信号处理技术

现代雷达以大规模或超大规模数字电路集成技术、数字信号处理技术、通信技术等为基础，可以实时处理更大容量、更高复杂度的数字信号信息，还能够将目标回波从混叠信号中分离出来，最大限度的降低干扰和噪声信号对系统性能的影响。其所使用的处理技术大致可以分为信号产生、信号提取、信号变换等三类。第一类中包括信号的调制、变频、合成、放大以及波束形成等；第二类包括信号的解调、分频、滤波、监测以及成像等；第三类则包括跳频、延时、相关等。

2.4 信号检测与积累

考虑到现代空间环境日趋复杂，目标反识别手段越来越多，视频信号成为雷达信号处理的重要内容之一，故需要对复杂环境下的信号检测与视频信号积累技术进行研究。典型的信号检测与积累技术为视频信号积累和恒虚警检测技术，这类技术可以有效提升信号的积累量，增大回波信噪比和低信噪比环境下的目标检测能力，降低虚警的发生概率。

2.5 脉冲压缩技术

脉冲压缩技术可以有效拓展雷达信号的时宽带宽，提升雷达的覆盖范围，实现高速、高分辨率目标检测。同时，脉冲压缩技术还能够对雷达信号的波形进行调制，通过接收端不匹配滤波技术降低雷达网间的信号相互干扰问题。

3 雷达系统的性能提升和发展方向

传统雷达所使用的信号为窄带信号，其应用领域受限较大，而现代雷达系统使用宽带信号、空时频自适应处理、数据融合处理等技术可以有效拓展系统的目标探测距离与精度，实现目标的分类与成像。

具体的，雷达系统的性能提升主要集中在以下几个方面：一是使用宽频信号实现高分辨率远距成像；二是利用TBD等技术实现微弱目标的检测；三是利用多信号处理与检测技术实现干扰的抑制、目标提取和目标识别；四是利用系统化、一体化数据处理平台实现目标成像。

基于上述内容，现代雷达信号处理的发展趋势呈现三方面特点。

（1）数字化处理。数字化处理要求下的信号处理算法更为丰富，集成度更高，信号处理速度也得到了极大得提升。如高速串行通信技术可以将单向波特率提升至10Gb/s；串行总线交换技术可以实现点到点、点到多点的互联，大幅度提升数据的传输效率；FPGA技术可以为雷达信号处理算法提供更加灵活、适应性更强的应用环境，使得数据处理性能得以最大发挥。

（2）多功能应用。雷达信号处理除了在军事中应用外，还能够在制导、气象、航空等领域进行功能拓展。不同制式、功能、频段的雷达协同工作能够形成一体化的系统平台，将雷达系统应用到各个领域。

（3）信号处理算法。信号处理算法是雷达系统的核心内容，其对现代雷达系统的功能实现具有决定性意义。自适应杂波对消、自适应干扰抑制、自适应频率控制、自适应波形捷变、多维信号处理与融合等技术已经在现代雷达系统中得到了广泛的应用，新的信号处理算法与理论也正在逐渐被应用到雷达信号处理中，如模糊理论、神经网络、遗传算法、基于SAR的图形处理算法等。

参考文献

[1]熊孝华，杨安会.现代雷达信号处理及发展趋势研究[J].中国高新技术企业，2011 （13）：23-24.

[2]于文震.雷达信号数据处理平台发展趋势探讨[J].现代雷达，2009（7）：1-7.

[3]吴顺军，梅晓春.雷达信号处理和数据处理技术[M].北京：电子工业出版社，2008.

[4]邹海林，宁书年，林捷.小波理论在探地雷达信号处理中的应用[J].地球物理学进展，2004，19（2）：268-275.

雷达技术论文篇3

关键词：空中交通管制 二次雷达 距离段 识别概率 试飞技术

中图分类号：TN957.52 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（c）-0030-02

为了进一步实现航空交通管制效率以及质量的提升，需要有关部门加强对于雷达技术的运用，实现对机代码以及位置的了解和掌握。该文基于此，主要论述航管二次雷达试飞技术的具体内涵，并就该技术在实际运用过程中的效果进行论述，进而由此保障我国航空飞行管制作业的有效开展。

1 求取距离取样间隔内所需询问点数的方法

为了进一步促进航空交通管制作业的有效开展，需要作业人员在实际的操作过程中加强对于距离取样间隔内所需询问点数的求取。关于求取距离取样间隔内所需询问点数的方法流程，笔者进行了相关总结，具体内容如下。

在实际的操作过程中，需要技术人员依据一定的间隔ΔR对试飞航线进行分段操作，并确保相邻的距离取样间隔重叠50%。随后，技术人员将n指代为间隔ΔR的询问点数，而航管二次雷达在距离取样间隔间隔ΔR内第i次扫描对配试目标的识别情况则运用Xi进行表示。

除此之外，在实际的操作以及分析的过程中，Xi=1的概率为P，而Xi=0的概率为1-P。基于此可以得知，随机变量Xi在实际的运行过程中符合0～1的分布规律。

在技术运用以及分析作业的工程中，作业人员将m表示距离取样间隔内的识别点数，而X则表示为随机变量在距离取样间隔ΔR的平均值。基于此可以得知：航管二次雷达在该距离取样间隔中心的单景频率P^=m/n=。

2 航次数以及架次数的计算

一般而言，相关的技术人员在梳理完询问点数与识别概率、置信区间的对应关系之后，需要依据所得的实际状况的询问点数之后，借助相关的公式进行航次数以及架次数的计算，继而由此带动相关作业的有效开展。关于航次数以及架次数的计算公式，笔者进行了相关总结，具体内容如下。

在上述的公式中，表示的是试飞航次数，而n则指代距离取样间隔内的询问点数；V、T则分别为相对载机的速度，其单位为km/h以及二次雷达采样间隔时间，其单位为s；而ΔR则为距离取样间隔，单位为km。此外，L樵诵泻较叩木嗬耄单位为km。

3 单景频率统计的编程方法

随着插值作业的进一步开展，需要作业人员在实际的操作过程中依据二次雷达景询问消息块，对新距离序列进行修改。在这一操作的过程中，若某一圈二次雷达扫到配试机时，则将新距离的数值固定不变，若当某圈二次雷达在实际的运行过程中，并没有扫描到相应的配试机时，则需要将新距离修改为0，即其运行过程中需要进一步实现对于扣除不能扫到配试机圈数原理的遵循。关于二次雷达时刻与旧距离序列、新距离序列、修改新距离序列的关系。

4 结语

随着时代的发展以及科学技术的进步，我国的航空交通获得长足的发展。在这样的背景之下，为了进一步促进我国空中交通管制作业效率的提升，促进相关作业的有效开展，需要相关部门以及技术人员在实际的作业过程中加强对于航管二次雷达威力试飞技术的运用以及创新。该文基于此，分析探讨求取距离取样间隔内所需询问点数的方法、航次数以及架次数的计算以及单景频率统计的编程方法。笔者认为，随着相关措施的落实到位，我国的空中交通管制作业必将获得长足的发展以及进步，带动相关效益的取得。

参考文献

[1] 仇放文，徐武军，朱良龙，等.航管二次雷达威力试飞技术研究[J].现代电子技术，2010（1）：18-20.

雷达技术论文篇4

【关键词】插件集成技术 雷达 显示软件

现在科技环境中，雷达的作用远不同于从前：雷达不仅仅是简单的测试远方物体的有无和所在的位置，而是在此基础上还要设计出良好的终端显示软件以供使用者可以很好的根据雷达反映出来的信息而进行有关的调整，并且雷达自身的灵活性也需要有所提高。我们文中讨论的雷达显示软件是一种在雷达操作员和雷达设备之间相互传递信息的一种设备，是二者之间唯一沟通的桥梁，所以，这一设备对于操作员和雷达信息传递来说都是很重要的，要想提高这一设备的使用效率，就要在前期做好相应的准备，确保在实际的工作中提高准确率，减少不必要的麻烦的出现。要达到这样的目的，就要在前端的显示软件的设计中多下功夫，结合最先进的科学技术手段，谨慎操作，严密设计，多次试验，争取做到用到实际中的显示软件设备不出现任何问题，不会因为显示软件的问题而影响整个作战或者行动。下文就如何在当今科学技术如此发达的时代，设计出符合要求的软件做以科学理论的探讨。

1 雷达显示软件特点

雷达显示软件由于其特殊的功能，可以为战场的指挥官提供作出决策的科学依据，提供有效的信息支持。一般的雷达都是针对特定的波段雷达信号和作战任务而设计，就是专门的雷达设备，设计相对简单，当然功能也是单一的，任务目标明确。但是随着作战系统融入了更多的技术元素，就使得雷达系统不得不随之发展，以使用更复杂的作战环境。针对于不同的空海作战任务，探测目标的差异性，显示设备也要做相应的调整，不同的功能进行快速的整合。近年来，软件插件集成技术相对发展成熟，被应用于很多实践领域，雷达显示设备在此技术基础之上，以具体的作战应用环境为设计的背景。

下文介绍一种理论上的设计方法，能够面向多种作战任务，针对于有差异的作战环境可以快速的作出相应的调整。与以往的雷达软件相比较，新型的是把数据、@示、不同的应用业务以插件的方式分开，保证了功能上相互隔离，不会互相牵扯而发生不好的影响。融入先进技术的设备的实用性使得设备的被接受程度较高。独立性强、灵活度高、可分离、可扩展等特点是新型雷达设备的主要特点，也是被广泛接受的原因。

2 雷达显示软件功能

基于插件集成的雷达显示软件是一种功能特殊的软件，因为是基于一定的基础，所以，有很多不一样的功能，以下列举出来。

插件管理。利用集成系统实现的软件，实现了集成框架与插件，插件之间的交互可以完成插件的注册、发注册，启用、禁用等功能，显示插件的基本信息，版本、日期和依赖关系等信息。

数据管理。雷达接收到的信号传输到显示软件，包括：探测目标性质、距离、战场磁场环境、还有设备自身的信息、作战任务的完成情况等，软件通过对这些数据和信息进行处理，按照一定的标准归类、组织，形成信息源，为在不同的插件软件中显示出来提供了多重基础，提供了基础的数据信息和形式的支持。

信息显示。可以实现不同类型的信息的显示，包括数据信息的显示，文字信息的显示等；而且还可以实现针对同样的信息以不同的显示方式表达出来，对一个信息从不同的角度、不同的方式显示，采取多样的显示方式，表格显示、图表显示、数据显示、文字显示、对话框显示等。

人机交互。软件显示的信息不仅仅是显示，还可以纵，操作者可以通过借助外接设备对存储在前端的数据进行操作，最简单的形式是通过电脑显示器、鼠标、键盘等。

3 软件设计与实现

3.1 体系架构

基于插件集成技术的雷达显示软件，是采用框架和插件的软件体系架构。这样的架构把开发目标分为两个部分，即集成框架和插件。集成框架是主要的程序，主要作用是控制框架核心和管理插件。插件部分，有两部分构成，分别是基础插件和功能插件。基础插件管理软件窗口、界面元素和基础数据，这些都是插件的基础部分；功能插件是针对具体的使用环境的要求进行的插件接口和数据支持，与具体的应用范围和战略要求有关。插件部分的两个组成部分的功能很明确。

3.2 集成框架设计

集成框架功能包括两部分，控制内核和管理插件。内核控制一部分包含着软件程序入口和管理插件的模块的初始化过程。管理插件的管理对象是整个集成框架内的所有插件，管理单个插件的完整、准确运行的同时，还会处理插件之间的关系，完成插件之间的组织协调配合，总体发挥效果，监控着插件的工作过程中的状态，完成插件的加载任务，提供插件接口，保证单个插件和插件整个在整个框架体系之下完好发挥作用。

3.3 插件设计

插件包括基础插件和功能插件，功能插件设计的过程中，核心的就是插件的运行和管理。核心管理插件为总体应用程序提供了良好的窗口部件和扩展点，在此基础啊上功能插件可以根据需要制定个性化的界面扩展任务，提供快速、准确、叠加的功能。功能插件是在具体的实践中发挥作用的主要元素，要有针对性，且在实践中要具有高度的灵活性，针对不同的环境可以自如的识别和转换。插件设计是在整个设计体系框架的指引之下进行的，具体的设计要求和步骤必须按照框架的总体要求进行，才可以整个配合协调发挥作用。

4 总结

综上所述，基于插件集成技术的雷达软件具有高度的灵活性、高效性、扩展性等优势。在很好利用现代科技的同时，要时刻注意严密结合实际需要，在总体框架体系的指导下，根据具体使用要求设计软件主要发挥作用的部分。设计软件的好坏会直接影响在日后的使用效果，用于重要场合的雷达，更要具备质量良好的显示软件，这是设计者不可忽视的问题。

参考文献

[1]凌旺，刘德龙，张名明.基于QT集成化插件技术的电子战显示软件设计[J].电子技术与软件工程，2016（10）：50-51.

[2]杨晓彦，徐慧敏，石三将.基于插件集成技术的雷达显示软件设计[J].现代雷达，2015（12）：88-92.

[3]习云飞.标准化雷达建模仿真评估平台[D].西安电子科技大学，2014.

[4]张鑫.雷达图像显示处理[D].大连海事大学，2011.

作者简介

杨益平（1982-），男，安徽省池州市人。硕士学历。中国船舶重工集团公司第七二三研究所工程师。主要研究方向为人机交互技术。

闵啸（1988-），男，江苏省江阴市人。大学本科学历。现为中国船舶重工集团公司第七二三研究所工程师。主要研究方向为电子信息与科学技术。

雷达技术论文篇5

英文名称：Modern Radar

主管单位：工业和信息化部

主办单位：南京电子技术研究所

出版周期：月刊

出版地址：江苏省南京市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1004-7859

国内刊号：32-1353/TN

邮发代号：28-288

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1979

期刊收录：

CBST 科学技术文献速报(日)(2009)

Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)

中国科学引文数据库(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

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期刊简介

雷达技术论文篇6

关键词：LiDAR；铁路勘察设计，DEM；DLG

中图分类号：TN958.98文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 03-0000-02

Airborne LIDAR Technology in Railway Survey and Design Application and Benefit Analysis

Han Zujie

(Railway Third Survey and Design Institute Group Co.,Ltd.,Tianjin300142,China)

Abstract:Airborne laser radar technology (LiDAR) is a new remote sensing technology,because of its high precision and efficiency,in terms of rapid development of topographic mapping,currently nearly 20 sets of LiDAR systems.This paper studies LiDAR technology in railway engineering survey and design the content,products,and effects,on the basis of aerial photogrammetry and traditional methods are compared to prove LiDAR technology in the railway survey and design of the feasibility and superiority.

Keywords:LiDAR;Railway survey and design;DEM;DLG

一、引言

机载激光雷达技术（LiDAR）是一种全新的遥感技术，自上世纪90年代在德国首次出现商用样机系统以来，因其高精度和高效率，在地形测绘方面得到快速发展。目前，全球已经有几十套商用系统在使用，主要实用系统有：Topscan、Optech、TopEye、Saab、Fli-map、TopoSys、HawkEye、Leica ALS50/60系列、Falcon等。

上世纪90年代中后期至今，美国、德国、加拿大、澳大利亚、瑞典和芬兰等国家，先后成功应用这项技术进行了地形测量、森林资源调查与评估、三维城市建模等试验与工程实践。特别是芬兰和德国，已经采用这项技术建立了全国或者大部分国土的DEM，达到了理想的效果。目前在国内已经有接近20套LiDAR设备，其中，北京星天地信息科技有限公司、山西亚太数字遥感新技术有限公司、广西桂能信息工程有限公司、广州建通测绘技术开发有限公司以及东方道迩公司等单位已经先后开展了实验和工程飞行，主要用于生产数字高程模型（DEM）、正射影像（DOM），进而制作线划图（DLG）等。本研究将使用LiDAR技术对铁路勘察工程设计进行研究与试验，介绍其主要产品及应用并对经济效益进行评价。

二、机载激光雷达技术系统构成与工作原理

（一）机载激光雷达技术简介

LiDAR系统是一种新型的综合应用激光测距仪、IMU、GPS的快速测量系统，可以直接测得地面物体各个点的三维坐标。机载的激光雷达系统通常还集成高分辨率数码相机，用于获取目标影像。从功能上看，机载激光扫描系统是基于激光测距技术、GPS技术和惯性导航技术这三种技术集成的一个软硬件系统，其主要目的是为了获取高精度的数字表面模型（DSM）。

目前，LiDAR提供的直接数据产品为：点云数据，DSM，DEM，DOM。经过后处理可以快速生成等高线、高程点、横纵断面图，完成路线设计需要的专项测绘内容（如架空管线的净空、交叉角度测绘等），并提供工程设计模型和景观设计模型等。

（二）LiDAR的主要系统构成

主要系统构成包括：

1.扫描仪组件：激光发射器、激光信号接收器、机械组件、扫描镜及窗口、接口板。

2.设备支持系统：系统控制器、飞机位置及姿态测量系统、检流控制器、激光电源、电源分配器、控制计算机、连接电缆。

3.附属软件：包括项目飞行设计及对记录数据进行后处理（滤波、分类等）处理。

4.控制/显示器：激光发射指标器、音频告警器、电路熔断器、系统诊断数据输出、控制接口。

（三）主要工作原理

通过DGPS（或PPP）和IMU求得航机线上任意采样时刻激光发射中心的空间坐标和设备的空间姿态，内插后能够获取任意时刻激光光束的姿态和发射中心的空间坐标，通过激光测量激光发射中心到地面的距离，可以求得每一个激光脚点的空间三维坐标。另外，利用DGPS/IMU可以直接获取每一张照片的外方位元素，可以快速制作DOM成果。最后将激光点数据和数码影像进行联合处理得到高精度的正射影像和数字高程模型。

三、机载激光雷达的应用

机载激光雷达能够快速获取数字地表模型（DSM），同时，配套的中画幅数码相机可以获得同步的数码相片，经过加工处理可获得数字高程模型、分类信息、航空相片的立体像对和正射影像图。目前还没有成熟的专业接口供铁路勘察设计工程中使用机载激光雷达成果，因此，如何将机载激光雷达勘测成果与众多设计专业手段无缝结合，从海量基础信息中快速提取或检索有用的信息为各专业设计所用，是机载激光雷达技术应用于铁路勘察设计的关键。

结合铁路勘察设计特点和工程应用实践，一方面将机载激光雷达技术成果进行加工，提供满足专业应用的专题成果，另一方面，改进专业设计勘察设计流程，提出新的设计理念，以便更加有效地利用海量的基础信息，提高设计质量和设计效率。

利用机载激光雷达技术提供的高精度、高分辨率数字地面模型和正射影像图，结合铁路专业设计要求，主要生产以下几种产品（见图4）：

1.工点地形图。它是针对铁路设计的控制工点，在施工图阶段做的更加详细的勘测工作，以保证设计资料的精度和准确性。如：桥址地形、隧道进出口等；

2.断面图。主要包括纵断面和横断面，一般它们的精度高于地形图的精度。主要用于保证设计线路的平顺性和计算工程数量的准确性；

3.数字正射影像地形图。这是线划图的替代产品，通过将正射影像图叠加等高线、专业调查的地质界线、自然保护区等矢量信息，而形成的一种地形图，它的信息量更加丰富，更加直观；

4.专项测绘。针对特殊的专业需求而进行的详细勘测工作。如：水文断面、涵轴测量、电线垂度等；

5.工程中的土石方自动计算、坡度、坡向的计算等；

6.快速构建三维虚拟场景，城市建模等。

此外，还可利用高分辨率的影像进行专业调查、地质判视等，便于指导外业工作，提高外业勘测的针对性和合理性。

四、技术、经济效益和推广应用前景

（一）机载激光雷达测量技术与常规航测方法的经济比较

1.两种技术手段外业控制测量的比较。LIDAR所需的外业控制点与常规航测外控的比较，以II级地形1：2000航测地形图测绘（常规航测单航带100km）为例。

（1）首级平面和高程控制网工作内容和数量是基本相同的。

（2）LIDAR系统要求每5-7km测量一个平面和高程控制点，每30km测量一处高程校正区，这样100km线路需要布设平高控制点17个，高程校正区3个。而常规航测方法，采用150mm焦距的航摄仪拍摄，需要75个平高控制点；采用210mm焦距的航摄仪拍摄，需要150个平高控制点。

（3）LIDAR系统不因地形等级的变化而改变外业平高控制点的数量（适当的宽度，如不大于10km）。而常规航测方法会随着宽度的增加而成倍增加外控点的数量。

2.横断面切绘的经济比较。以张唐铁路定测为例，相对于采用Lidar技术平均1000-1200个横断面/人天的工作效率，常规航测方法每人每天只能切绘300-400个横断面，可见工作效率提高了3-4倍，对企业发展带来了巨大的经济效益。

3.地形图制作的经济比较。以II级地形1：2000地形图测绘为例。

因为LIDAR具有高效生成DEM的优势，所以在生成等高线、高程点等具有高程信息的地形信息时具有更高的效率，在这个方面，采用Lidar技术平均效率为12-15平方公里/（人.天），常规航测方法每人每天只能测绘2-3平方公里；

航测方法在立体模型下获取（除等高线、高程点之外）矢量信息具有更大的优势，而LIDAR则因其自身离散性获取能力比较弱，适合于小面积的（除等高线、高程点之外）矢量信息获取。

（二）成功案例及分析

经过试验与实践，LiDAR技术已成功用于多个铁路项目的勘测设计项目，减少了内业制图的压力，缩短了项目工期，在铁路各专业使用中反映良好，取得了显著的经济效益。以某工程为例，泛亚铁路某段全长257Km，由于距离遥远，地处国外，而且铁路过境区域存在大量地雷区域，给外业工作带来极大不便。考虑到地理因素和方案局部变动的因素，项目在实际操作中抛弃传统外业测量加航测制图的作业方式，直接采用机载激光雷达系统，一次性获取铁路过境区域长257km，宽4km的雷达点云数据和数码影像数据，利用该数据圆满完成了无外业控制测量情形的1：10000和1：2000的地形图成图任务，不仅避免了人力物力消耗和地雷区作业的危险性，而且在内业成图中，大胆使用数字正射影像地形图代替传统的DLG，取得了制作者和使用者均满意的双赢局面。

（三）推广应用前景

机载激光雷达测量技术具有巨大的发展空间和潜力，作为一种新技术，还有许多发展空间，特别是在数据处理算法以及软件和系统的开发等方面。随着用户数量的增加，其应用领域将越来越广，特别是随着激光技术的进一步发展，将促进机载激光雷达技术的革新。在铁三院于2009年率先在国内将机载激光雷达技术应用于铁路勘察设计并取得巨大成功后，今年铁一院、铁二院、铁四院都陆续定购了机载激光雷达并加大了人力投入，可见由于其精度高、成本低、周期短等特点在铁路行业已经被广泛关注。铁路行业之外，水利、公路、电力、农林等行业也在积极开展相关的研究和应用。

参考文献：

[1]孟宪军.铁路勘察设计虚拟现实技术的研究[J].高速铁路精密测量理论及测绘新技术应用国际学术研讨会论文集

[2]王长进.基于机载激光雷达的铁路勘测技术研究[J].高速铁路精密测量理论及测绘新技术应用国际学术研讨会论文集

[3]高文峰,王长进.铁路勘测中使用机载激光雷达测绘横断面相关问题的探讨[J].铁路航测,2010

[4]高文峰,王长进.GPS基站布设对机载激光雷达精度影响的研究[J].高速铁路精密测量理论及测绘新技术应用国际学术研讨会论文集

[5]徐祖舰.机载激光雷达测量技术及工程应用实践[M].武汉:武汉大学出版社,2009

雷达技术论文篇7

摘要：本文研究了雷达目标实时模拟中的目标特性调制问题。在目标调制原理的基础上，研究了时域卷积和频域卷积两种目标特性调制方法及其实现结构，对两种方法的计算量及输入输出延迟时间进行了对比，分析了各自的优缺点，并在硬件平台进行了验证，为工程实现提供了一种参考依据。

关键词:雷达目标模拟；数字射频存储；卷积；FFT0

引言

随着雷达技术的迅速发展，现代雷达系统正变得日益复杂、功能多样，测试实验较为困难，加上外场进行雷达检测的技术难度大、成本高，因此需要在实验室环境下采用半实物仿真来测试雷达性能。在半实物仿真中，雷达目标模拟技术用于实时模拟雷达目标回波，能够大大降低雷达研制成本，缩短雷达研制周期，其技术贯穿于雷达研制、调试及使用的各个阶段。为了提高仿真试验中目标模拟的逼真性，专家们对雷达目标特性进行了深入的研究，提出了大量目标RCS模型。这些模型可分为点目标模型和扩展目标模型两大类。点目标模型主要用于常规雷达，将目标作为一个点处理，而扩展目标模型主要用于高分辨率雷达仿真。对于点目标模型，只需要模拟目标幅度起伏、距离位置及速度等即可，对于高分辨雷达来说，为了保证目标模拟的逼真性，目标特性调制方法至关重要。尽管目前目标特性调制技术取得了长足发展，但是对于不同的调制方法的应用研究还不够深入，特别是如何根据目标模拟器平台的特点采用不同的目标特性实时调制方法是工程实现亟待解决的问题。本文对目标调制的时域卷积调制、频域卷积调制方法及其实现结构进行了深入研究，从输入输出延时及计算量方面进行了对比分析;此外，在某射频仿真实验室的目标模拟器平台上进行了测试，验证了结论的可靠性，为工程实现提供了一种参考依据。

1目标特性调制原理

雷达辐射电磁能量并检测目标反射的回波，回波信号的特性提供有关目标的信息，整个过程可以看作是目标特性对雷达发射信号进行了调制。这里以某高分辨雷达为例来说明，目标特性为h(t)，雷达发射信号为s(t)，雷达发射信号经过目标反射后，回波为h(t)*s(t)，其中“*”表示卷积。在雷达端进行匹配滤波处理去掉雷达发射信号s(t)信息后，即可得到目标特性的脉压结果h(t)，实际雷达处理中，目前已经全部采用数字化处理，脉压结果是根据雷达采样率得到的离散数字信号，其物理含义即目标特性。根据信号与系统理论，目标信号建模为雷达信号通过目标特性调制系统的输出，目标特性调制的实现即将目标特性信号h(t)与雷达发射信号s(t)进行卷积的过程。需要说明的是，随着数字器件的高速发展，目前几乎所有的信号处理均在数字域内完成，因此，后面的论述均基于数字信号进行说明，即目标特性信号为h(n)，雷达发射信号为s(n)。卷积运算是数字信号处理的核心运算之一，有很广的应用领域。从大的范围讲，卷积运算可以分为时域算法和频域算法两种实现方式。其中时域算法是根据卷积运算定义的直接实现形式;频域算法是根据圆周卷积定理，将时域卷积转化为频域相乘来完成。

2时域调制及实现结构

设雷达发射信号s(n)和干扰调制序列h(n)分别为长度M、N的两个离散序列，s(n)和h(n)的卷积输出为:(n)=x(n)*h(n)=∑N－1k=0x(n－k)h(k)，n=0，1，…，M+N－2(1)卷积结果y(n)的长度L=M+N－1。根据式(1)可以得到卷积运算的时域实现结构，即卷积运算结果y(n)可以将输入序列x(n)经移位寄存后与干扰调制系数h(n)相乘，最后将各乘积求和得到，因此时域卷积调制也是卷积运算的直接实现结构。采用卷积运算的时域直接结构进行目标特性调制，卷积结果序列y(n)可以随着输入雷达样本信号s(n)的连续输入而连续输出。整个时域卷积运算的输入输出延迟仅有乘法器和加法器的运算延迟，当s(n)输入数据率为fs时，设一次乘加运算需要k个时钟周期，则时域卷积运算的输入－输出延迟为:Δt=k/fs(2)，对于目标特性序列长度为N的调制运算，每产生一个卷积结果点y(n)，需要N次乘法运算和N次加法运算，即时域实现结构每产生一个卷积结果点需要的乘法运算次数和加法运算次数直接由调制序列h(n)的长度N决定。

3频域调制及其实现结构

卷积运算的频域算法其基本原理是根据圆周卷积定理，两个序列离散傅立叶变换的乘积等于它们圆周卷积的离散傅立叶变换。若输入序列s(n)的长度为M，调制序列h(n)的长度为N，为了方便，则二者线性卷积后的输出序列y(n)长度为L=M+N－1，分别取x(n)和h(n)的L≥M+N－1点的离散傅立叶变换X(k)和H(k)，将两者相乘再求其逆变换即可得到两个序列的圆周卷积，并且此时的圆周卷积与线性卷积相等。y(n)=IFFT［FFT(x(n))•FFT(h(n))］(3)根据式(3)可以得到频域卷积运算的实现结构，即卷积运算结果y(n)可以将输入序列x(n)经FFT处理后与目标特性系数h(n)的FFT结果相乘，最后将其乘积做IFFT得到。采用频域卷积进行目标特性调制，卷积结果需要等到x(n)和y(n)序列完成FFT并相乘做完IF-FT后才能输出，整个运算的输入－输出延迟为2次L点FFT的时间，当s(n)输入数据率为fs时，则频域卷积运算的输入输出延迟为:Δt=2Nfs+ρ•2Nlog2(2N)+2Nfs(2)从图4可以看出，对于目标特性序列长度为N的调制运算，整个频域卷积过程的计算主要包括2次L点FFT和1次L点IFFT运算。

4对比分析

理论上来说，时域卷积与频域卷积均可有效的实现目标特性调制，但是对于雷达半实物仿真而言，目标模拟器的工程实现在不同的应用下需求不同，因此，从工程实现的角度对两种方法进行对比分析是非常有必要的，本文中从输入输出延时及计算量两个方面进行了对比。根据上述时域卷积及频域卷积的实现结构，当调制序列h(n)长度为N时，对时域调制、频域调制的运算效率(每计算一个卷积结果点需要的乘法运算次数)。其中fs为输入数据率，设乘法运算时钟频率与输入序列x(n)数据率fs相同，每次乘法运算需要k个时钟周期完成。当调制序列h(n)长度N＞32时，采用频率调制每计算一个卷积结果点需要的乘法运算次数小于时域调制的乘法运算次数，且当卷积调制点数N越大，运算效率提高越明显。但采用频域调制与时域调制对比，具有较大的输入输出延迟。

5基于某DRFM平台的对比数据

常用的目标特性调制通常采用数字射频存储(DigitalRadioFrequencyMemory，缩写为DRFM)的方法。DRFM系统对接收到的雷达信号进行高速采样、存储、目标特性调制处理，生成与雷达信号相参的目标信号，已成为射频仿真领域一个非常重要的技术措施。

针对本文的分析结果，基于某射频仿真实验室的目标模拟器平台，该平台采用DRFM技术，采样率为3Gsps，能够适应最大瞬时带宽为1GHz;分别将时域卷积与频域卷积算法在该平台上实现，得到结论如下:1)目标调制运算的输入输出延迟对于该特定DRFM平台，采用时域卷积的方法，调制模块输入输出延时为100ns，而采用频域卷积的方法调制模块输入输出延时为6.5μs;2)目标特性序列的长度根据目标特性调制原理，目标特性序列h(n)的长度直接决定经过卷积调制产生的目标信号距离覆盖范围。因此在运算资源有限的情况下，需要进行高运算效率的调制算法设计，尽可能拓展调制序列h(n)长度，以实现大的距离覆盖范围。对于该特定DRFM平台，目标特性调制算法在FPGA内实现，平台内FPGA资源有限，采用时域卷积的方法，调制序列h(n)的长度只能达到32，而采用频域调制的方法，调制序列h(n)的长度能达到1024。实际平台验证与前文中对比分析结论一致。

6结论

雷达目标模拟技术贯穿于雷达研制、调试及使用的各个阶段，目标特性实时调制是目标模拟的关键技术，本文对时域调制及频域调制方法进行了研究，对两种方法的运算量和输入输出延迟的对比分析，结果表明，时域卷积输入输出延时小，运算量大，频域卷积输入输出延时大，运算效率高，并且通过实物DRFM平台对分析结论进行了验证，为工程实现提供了重要的参考依据。

参考文献:

［1］黄培康，殷红成．雷达目标特性［M］．北京:电子工业出版社，2005．

［2］韩俊宁．准数字示样的DRFM技术［D］．西安:西安电子科技大学，2006．

［3］万永伦．宽带雷达信号产生与处理技术［D］．西安:西安电子科技大学，2007．

雷达技术论文篇8

关键词：防雷；避雷针；保护造型

雷暴是大自然中比较常见的一种现象，但是一旦不注意防雷，就会对人和社会造成很大的伤害和影响。所以人们一直在采用各种各样的方法进行防雷的工作，而本文论述的防雷设施的形体技术就是当今社会上使用范围最广，应用效果比较好的一种防雷方法。在日常的防雷工程设计中，直击雷防护是最主要的一项内容，人们在很多情况下都会使用避雷针作为接闪器，来截击闪电的正面打击。而防雷设施形体技术的运用就在避雷针的设置中得到了很好的体现。

一、 雷暴的伤害和防雷的重要性

2008年6月29日，山东济南市遥墙镇某村的一位农民在稻田里劳作时遭电击身亡。另外一名路人被击晕。2010年6月25日，济南长清区孝里镇某村发生了另外一起雷击伤人的意外。村里的一位女村民下雨的时候在田里干活被闪电击倒。由此可以见济南农村地区因为防雷措施缺乏和防雷的意识薄弱，导致了人被雷击的事故层出不穷，防雷工作的进一步实施势在必行。

除了在农村，济南地区的小学中学普遍防雷措施不足。经过调查，在济南地区的139所学校中，目前达到防雷规范要求的学校只有28所，仅占全体学校的20.1%，在防雷工作上出现了严重的不达标现象，中小学生的生命安全受到威胁。

众所周知，闪电里面蕴藏着很大的力量，要是把这股力量用在合适的地方，可以给人类提供很丰富的资源。但是要是这股力量没有加以好好地利用，也没有有意识地进行防护，将会对人类社会造成很大的危害。上面的例子就是最好的证明，没有有效的防雷措施，雷暴会危及到人的生命安全和财产安全。所以要结合现代科学技术发展，做好防雷的措施。而防雷设施中形体技术应用就是其中十分有效普遍的方法。

二、 形体技术在避雷针中的应用

根据国家政府的规定，避雷针的保护范围必须要采用滚球法来进行计算。这个计算方法最基本的模型就是单支避雷针保护范围的计算和模拟。滚球法就是形体技术中的一种形式，基本的原理是避雷针的保护范围必须采用滚球的范围来进行计算，滚球顾名思义是一个以hr为半径的球体，沿着需要保护的雷电直击的部分不断滚动。当球体只是碰触到接闪器或者地位，而避免碰触到需要保护的那个部分，雷电就会沿着球体引到接闪器，从而让那个需要保护的部分免受闪电的伤害。

单支避雷针是滚球法的最基本模型。那么应该怎么去设置好单支避雷针保护范围的造型呢？有专家就认为，对单支避雷针保护范围模型的构造，既可以采用实体造型方式，也可以采用曲面造型方式。但是不管采用哪种方式，在造型之前都需要确定建筑物防雷类别、避雷针的位置和高度等客观的数据值。

在确定了使用实体造型方式还是曲面造型方式之后，要是实体造型需要加载geom3d.arx的文件，然后再调用实体造型的函数或者曲面造型的函数，在输入具体相应的函数之后，程序就会自动绘制保护范围的造型。

滚球法另外一个重要的因素是双支不等高避雷针保护范围造型的定位与建立。首先还是需要加载geom3d.arx的文件，依据特定的函数输入滚球的半径、两只避雷针之间的间距以及高度，对数据单位作出适当的调整，如果双支避雷针不为左高右低，则根据实际情况进行数据的交换处理，分别就上面所说的单针避雷针实体造型的方式绘制两针之间的保护范围。除此之外，还必须计算避雷针的斜角、确定关键的造型点，根据避雷针的造型变换坐标系，建立起两针之间保护范围的实体造型。最后还原坐标系、把建立起来的实体造型与避雷针的基点对齐。

其构建出来的造型效果图中造型的线框或者曲面覆盖的范围就是计算好的避雷针所能保护的范围，在现实的使用中把实体移到和避雷针相应的范围之中，如果实体可以在线框面或者曲面覆盖的范围内，就可以得到避雷针的保护，否则就不会取得保护的良好效果。除此我们可以借助AutoCAD的环境，对建立好的造型进行多视角的动态观察，让其效果更加理想。双支等高避雷针的实体模型比双支不等高避雷针的实体模型更加容易构造，只是在输入计算函数中稍微有点不一样，也可以完全地套用在双支不等高避雷针的程序之中进行计算和构造。

三、 防雷设施形体技术的贡献

在当今的社会里面，防雷设施形体技术这一项技术已经在越来越广泛的地区得到使用。很多社会上的重要建筑，如炸药库、油库等易燃易爆的场所，还有粮食库、棉花厂和高层建筑都已经逐步引入了这一项技术，体现了形体技术在防雷问题上是一个巨大的进步，可以让一些重要的危险的建筑免受雷暴的威胁，保证了人民的财产生命安全。

最近在山东，采用了该种技术的山东气象业务大楼对其进行了一次防雷保护的三维模拟试验，也经过了有效的实践证明，防雷设施形体技术在防雷的效果良好，能够取得良好的防护效果。

结束语：

闪电雷暴其实是一把双刃剑，要是对雷暴中蕴含的能量加以适当使用，那么对人们来说就是一道宝贵的财富。但是也要对雷暴可能对人类社会造成的伤害加以防范和保护。避雷的工作一直延续了好长的时间，防雷设施的形体技术显然是避雷方法中的一大进步和重要因素。本文从科学的角度对防雷设施技术在避雷中的应用进行了阐释，证明了形体技术中滚球法的使用原理和单支避雷针、双支不等高避雷针模型的构造，希望可以让防雷设施形体技术得到广泛的传播和使用，尽可能地让人类社会免受雷暴的影响和破坏。

参考文献：

[1]孙增昌，马红松.防雷设施形体技术在避雷中的应用.[J].科学技术.2009(29)

[2] 孙骞.从济南典型雷击事故探讨农村防电安全.[J].科技前沿.2011 (20)

雷达技术论文篇9

关键词：堤坝隐患 ；探地雷达法

Abstract:Exploring of the hidden troubles of dike fleetly and exactly is an important problem which is need to be solved imminently,in our water conservancy projecct. In this article,I introduce and analyse the technologys of Ground Penetrating Radar Mothod detailedly,include the rationale of Ground Penetrating Radar,the treatment scheme of the radar date of explaining software named REFLEXW.Aim at present situation of exlploring technologys ,Unite illustrations of our courtry’s water conservancy projects,reseaching the development of monitoring methods in the dike monitoring domain.

Keywords：the hidden troubles of dike ；Ground Penetrating Radar Method ；

中图分类号：TJ51+2 文献标识码：A文章编号：

一、引言

地质雷达探测技术近十年来在国内外发展迅速，它属于无损探测技术，在工程物探检测技术中具有较高的探测精度。该探测技术能满足隐蔽工程无损、快速、连续和高精度等探测需要。国外地质雷达探测技术发达国家对类似高坝等重大水利工程的隐患探测、隐患防治工程（如灌浆）质量监控、岩溶裂隙带探测等，均广泛采用地质雷达探测技术，探测效果和经济效益明显。

二、探地雷达的工作原理

探地雷达（Ground Penetrating Radar，GPR，又称地质雷达）由发射部分和接收部分组成。发射部分由产生高频脉冲波的发射机和向外辐射电磁波的天线(Tx)组成。通过发射天线电磁波以60°～90°的波束角向地下发射高频电磁波（106～109Hz），电磁波在传播途中遇到电性分界面产生反射。反射波被设置在某一固定位置的接收天线（Rx）接收，与此同时接收天线还接收到沿岩层表层传播的直达波，反射波和直达波同时被接收机记录或在终端将两种被显示出

来。

图1反射雷达探测原理

三、实例分析

1.采用仪器

本项目使用仪器是瑞典产RAMAC/GPR地质雷达系统，该仪器由主控单元、电子单元、天线、计算机等组成。具有指数信号增益控制功能， A/D 转换位数≥16bit，兼有多次叠加功能且叠加次数≥8 次。该系统配备有多套天线系列，根据不同的探测目的及深度，配以不同频率的天线。

2.参数设置

采用中心频率100MHz天线，时间窗口512，采样频率1000MHz，8次叠加。详查段发射接收天线间距离0.5m，点距0.5m；普查段发射接收天线间距离1m，点距1m。

3.测线布置

堤顶表面相对平缓，无障碍，天线易于移动。探测时测线完全布置于堤顶，根据探测时的记录，起始点位于桩号0处并做标记，每25m定一个点，50m标记一桩号。为了减少探测过程中的累计误差，每隔50米校正一次（也就是雷达探测50米储存一个文件），以保证累计误差不影响到下一段。

图2探测布线示意图

4.资料处理解释、地质结论及建议

（1）数据处理方法：为了对雷达图像进行合理的地质解释，首先需要进行数据处理。数据处理主要是对雷达波形作处理，包括增强有效信息、抑制随机噪声、压制非目标体的杂乱回波、提高图像的信噪比和分辨率等。其目的是压制随机的和规则的干扰，以尽可能高的分辨率在雷达图像上显示反射波，便于提取反射波的各种有用参数，以利于地质解释。

常用的雷达数据处理手段有数字滤波、反滤波、偏移绕射处理和增强处理等。数字滤波利用电磁波的频谱特征来压制各种干扰波，如直达波和多次反射波等；反滤波则是将地下介质理解为一系列的反射界面，由反射波特征求取各个界面的反射系数；偏移绕射处理，即反射波的层析成像技术，是将雷达记录中的每个反射点偏移到其本来位置，从而真实反映地下介质分布的情况；增强处理，有助于增强有效信号，尽可能清晰地反映地下介质的分布情况。

（2）资料解释及地质结论：本次野外施工，现场干扰较少，数据采集质量高，利于室内数据处理与解释。数据处理过程中采用了Radpro、Reflex、Vista66等3种地质雷达数据处理软件，经过对3种软件处理结果的对比分析，发现其响应特征基本一致。相比较，Reflex成像效果更加形象直观，因而在解释过程中，采用了Reflex处理后形成的雷达剖面。

雷达剖面上：左侧为雷达波的双程走时，单位：ns；右侧为探测深度，单位：m，其时深转换的电磁波传播速度为0.06m/ns(据大量的实测经验，堤防土质中电磁波传播速度一般为0.08m/ns，故本次探测同样采用了该速度)。

图3雷达剖面813m~838m处异常

（3）开挖验证

①在桩号738m处发育一洞口面积约36cm*36cm，内部直伸一臂不见底。同时在反滤布下有一由江水冲刷产生的45cm*30cm的凹坑，凹下约13cm。下面是雷达剖面和开挖验证照片。

图4a736—741米处的探地雷达图像（可见笔圈的部位和其他地段波形有明显差异）

图4b736—741米处空洞洞口照片和凹坑照片

②在军民圩1080m处，发育一深达20cm、洞口面积约15cm*10cm的空洞。下面是雷达剖面和开挖验证照片。

图5a1078-1084米处的探地雷达图像

图5b 1078-1084米处的空洞照片

（4）地质结论及建议

该区域在利用地质雷达探测过程中发现多个异常区，这些不连续的异常表现可解释为该区域土质疏松，不密实或地基充填物为大块砾石的反映，在水的侵蚀、侵泡作用下可能进一步的发展成为导水通道。

建议在上述异常区域段内进行注浆加固治理工作，提高堤坝的强度，以便提高堤坝的防水能力，增强其安全系数。

参考文献：

[1] 曾昭发，刘四新，王者江，薛建.探地雷达方法原理及应用.科学出版社，2006

雷达技术论文篇10

关键词：新一代天气雷达 社会化保障 维护维修

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）01（a）-0083-02

1 河南省新一代天气雷达现状

河南省现建成新一代天气雷达7部，在建2部，其中已建成的郑州、洛阳为CINRAD/SA型，三门峡、濮阳、驻马店、商丘和南阳为CINRAD/SB型，在建的平顶山、信阳均为CINRAD/SA型。随着河南省新一代天气雷达网的建成，组成了一个实时、高时空分辨率的立体探测系统。

在已建成的七部雷达中，郑州站2006年9月通过了中国局的现场验收，至今已运行9年，三门峡站2005年11月投入业务使用，至今已运行10年，濮阳站2006年2月投入业务使用，至今已运行9年，驻马店站2007年4月通过了中国局的现场验收，至今已运行8年，南阳站2006年12月通过中国局的现场验收，至今已运行9年，商丘站2007年6月通过中国局的现场验收，至今已运行8年。新一代天气雷达大修年限一般为10至15年，根据运行情况而定，河南省已建成的这些新一代天气雷达已进入了故障多发时期，雷达元器件老化现象较为严重，在雷达出现故障时修复时间较长。

2 河南省新一代天气雷达的维修现状

2.1 省级保障部门维护维修职责

组织河南省新一代天气雷达季、年维护和巡检工作，承担该省雷达系统设备省级故障范围的维修和排除，为雷达站技术保障人员提供技术指导和技术咨询，雷达站3 h内处理不了的故障，必须在12 h内到雷达现场解决问题，负责省级雷达保障仪器仪表工具的管理、维护、保养。负责该省雷达系统运行、维护、故障检修和备件使用情况的统计与上报工作。

随着省内新一代天气雷达的元器件老化程度的加重，省级保障部门在实际维护维修工作中常常处于四处“救火”的状态，同一电子元器件在不同台站出现故障造成雷达的故障停机。

2.2 台站级维护维修职责

承担该站雷达日、周、月维护保养、监控和巡视工作，参与雷达季、年维护和巡检工作，负责雷达系统的台站级故障的诊断，要求做到“可更换单元”，根据技术说明书自行更换与调整。利用随机仪表和雷达站备件，对一些台站级雷达故障进行排除，并及时向省级业务管理和保障部门报告故障。负责雷达系统操作、数据采集、存储、产品生成及传输软件的维护，按要求生成和传输相关产品。负责油机、UPS、配电以及防雷、消防等相关附属设备设施的维护、检查和保养，并做好相关记录备查。负责站级雷达维修测试仪器仪表工具的管理、维护、保养。

2.3 省内现行的维护维修模式存在的问题

目前省内新一代天气雷达保障分为三级保障，分别为中国局探测中心、省局保障中心及市局业务保障部门，雷达备件也相应的分为了三级备件。在雷达出现故障无法正常开机时，台站级对故障部位进行初步分析定位，然后告知省保障中心，在有备件的情况下省保障中心会带备件前往台站进行更换工作，如无相应备件或故障需要厂家人员进行协助维修，则联系雷达生产厂家协助解决故障。在此情况下造成了雷达出现故障后及时更换了相应备件，而对故障备件没有进行进一步的维修工作，甚至是整个备件中的一个小元器件出现故障，要求整个更换备件的事情发生，如郑州市雷达站波导加压机因加压机中的连接管出现故障，厂家要求整机进行更换，一部波导加压机厂家售价为五万余元。

在这种维修模式下造成了“重更换、轻修理”的现象，同时省市两级的保障人员在维修水平上没有得到进一步的提高，仅仅是判断处故障部位之后进行了直接更换工作。如何改变只更换不修理，进一步提高省市两级保障人员的理论及动手能力，进一步提高雷达的业务可用性，也是目前省级保障部门重点调研及期待解决的问题。

3 探索与高校联合的保障及开发应用模式

3.1 探索与郑州大学的合作

为了进一步提高省内保障人员的理论和维修水平，中心试验与省内知名高校联合，依托高校丰富的资源和人才优势，来进一步提高省级保障的维修水平。为什么选择了郑州大学进行合作，郑州大学由原郑州大学、郑州工业大学、河南医科大学于2000年7月10日合并组建而成，是一所涵盖理学、工学、医学、文学、历史学、哲学、法学、经济学、管理学、教育学、农学、艺术学12大学科门类的综合性大学，是河南省唯一的国家“211工程”重点建设高校，是河南省惟一一所入选国家“中西部高校综合实力提升工程”的高校，拥有55个一级学科硕士点，237个二级学科硕士点；21个一级学科博士点，124个二级学科博士点。另有1个专业博士学位点，19种专业硕士学位点，23个博士后科研流动站。

郑州大学共承担各级各类科研项目9 000多项，其中国家科技攻关、863、973、国家自然科学基金、国家社会科学基金、国家杰出青年基金等部级项目160余项，教育部留学归国人员基金、教育部科技攻关、河南省重大科技攻关、河南省杰出人才创新基金等省（部）级重点项目400多项，获科研经费近2亿元，产出科研成果8 500余项，其中700多项成果通过国家和省（部）级鉴定，800多项成果获厅（局）级以上科研奖励，589项成果获部级和省（部）级科研奖励。

3.2 与郑州大学合作的优势

郑州大学具有较强的理论基础和相对应的学术研究人员，具有完备的实验室和检验模拟装置，根据中心提出的具体要求，可以解决问题，在解决问题的过程中培养郑州大学自己的研究生，中心的实际问题如果较为复杂需要多学科多院系进行共同分析时，郑州大学可以依托自身的力量进行相关的“会诊”工作，这样不仅解决了中心一些技术问题也有利于郑州大学产研结合培养自身人才。并且与郑州大学的合作中郑大不以利益为首位目标，其非营利性的学术研究机构确定了收费的合理性。

4 中心目前与郑州大学合作的项目简介

4.1 雷达传动轴系改进

在新一代CINRAD-SA型气象雷达的技术保障中，机械伺服系统运行的准确性和稳定性也一个重要的环节，其直接影响雷达的方位角和仰角，从而影响到气象目标空间位置和特性测定的准确性。

郑州市新一代CINRAD-SA型气象雷达在运行过程中，出现了检测装置齿轮传动轴的断裂现象，直接导致雷达无法正常工作。项目“雷达检测装置齿轮传动轴断裂分析与结构优化设计”以齿轮传动轴为研究对象，基于材料力学及断裂力学，通过宏观、微观的深入分析，探讨齿轮传动轴断裂失效的原因。针对产生断裂的原因，基于疲劳强度相关理论及机械优化设计技术提出改进方案，并优化设计齿轮传动轴机械结构。采用有限元分析工具验证改进方案的有效性，通过加工试件及对其重复性试验，验证改进方案的正确性。研究结果对气象雷达机械伺服运动系统的稳定性提供了直接的参考，对保障气象雷达连续运行的可靠性起到具有重要作用。

中心通过郑州大学机械学院的实验室数据仿真实验，并且结合理论数据，分析了该齿轮传动轴实际工作状况和作用，通过对断裂轴的外观、材料力学性能及断口形貌等的综合分析，并从传动轴的几何形状因素、尺寸效应、加工表面质量、装配误差等方面进行深入探讨，可基本断定传动轴断裂失效的原因是疲劳断裂，其性质为扭转及弯曲疲劳断裂。确定初步机械结构优化方案，采用有限元分析工具（ANSYS Workbench软件）进行验证分析。仿真齿轮传动轴的实际工况，进行传动轴结构优化前后的受力分析（仅受扭矩、仅受弯矩、综合作用3种情况），通过对比，分析了原传动轴的应力集中的主要原因，以及结构改进后的有效性。

4.2 气象雷达电机冷却监控系统

雷达电机冷却监控系统包括硬件和软件两部分。硬件系统包括传感器（光纤传感器、温度传感器）、高速计数采集模块、无线数传模块、单片机、RS232串口输入输出、开关电源、电路、PC机等构成。软件系统包括：信号采集程序、信号滤波程序、计数、转速计算、串口通讯协议、报警逻辑显示、人机交互界面等。通过硬件与软件系统的有机结合实现雷达电机冷却系统实时监控功能。雷达电机风扇转速监控方式采用光纤探测头及光纤放大器非接触式感应叶片，当风扇转动时，光纤探测头将脉冲信号发送给计数采集模块，系统进行计数并计算转速，当转速低于预先设定阈值时，监控系统给予报警提示。雷达电机温度监控方式采用单片机实时采集温度及数据处理，通过设定温度阈值，监控系统给予报警提示。针对俯仰电机及方位电机的安装结构及运动方式，系统采用无线数据传输方式（GFSK调制）进行通讯，高速计数/频率模块及单片机采集处理后的数据，通过无线数传模块与PC机进行实时无线通讯。基于VB高级语言环境开发系统人机交互界面，界面便于操作、可视化程度高。系统具有测量精确、稳定可靠、安装简单等特点。

根据郑州大学的设计，可以有效地监控散热风扇的转速，在出现散热风扇因使用寿命无法正常工作的状态时及时更换，防止损伤雷达电机。

5 结语

和郑州大学的合作之后，深有感悟的是在实际维修工作中，认真细致将会发现许多原先厂家并未告知的很多细节问题和故障，认真对待每次维修工作，在故障元器件维修更换后对其进行研究而不是换过之后就不管不问。只有自身认真细致地去研究一些常发的故障和一些不起眼的细节问题，那就会在工作中得到很多属于自己的技术特征，而不是一味地依赖于厂家的技术支持。提高省级保障能力和实际动手维修能力，以认真细致的心态对待每一次故障，认真研究一些常发故障，那么作为全省保障重点单位将会发现很多可以改进的维修方法，并且提升实际工作能力。

参考文献

[1] 潘新民.新一代天气雷达（CINRAD/SB）技术特点和维护、维修方法[M].北京：气象出版社，2009.