雷达介绍资料汇总

1、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。多扫描雷达达工作的的关键在在于雷达达对雷雨雨底部反反射部分分的探测测

2、，然后后通过先先进的数数字信号号处理技技术对地地面杂波波进行抑抑制。为为了对短短、中、长长距离范范围内的的气象进进行更好好的探测测，多扫扫描气象象雷达也也集成了了多雷达达扫描功功能，对对扫描角角度进行行预设。因因此，在在不同的的飞行阶阶段，不不同的探探测距离离，它的的气象探探测结果果都十分分出色。真真3200海里探探测和QQverrfliightt Prroteectiion功功能是多多扫描气气象雷达达众多新新特征中中的两个个。多扫扫描气象象雷达因因为使用用先进的的运算法法则来消消除地面面杂波，这这使它能能够跨越越雷达视视野的限限制，为为飞行员员提供真真正意义义上的3320海海里气象象资料。O

3、Overrfliightt Prroteectiion功能能使机组组人员能能够躲开开雷雨顶顶部渗透透，这是是如今导导致飞机机颠簸的的主要原原因之一一。Ovverffligght Prootecctioon功能能将那些些对飞机机造成威威胁的任任何雷雨雨信息保保持在雷雷达显示示屏上，直直到它不不在对飞飞机造成成威胁为为止。系统描述重要的运行行特点全自动工作作：多扫扫描气象象雷达设设计工作作在全自自动模式式，飞行行员只需需输入探探测范围围，而不不需要输输入扫描描角度和和进行增增益设置置。理想的无杂杂波显示示：Roockwwelll Coolliionss第三代代地面杂杂波抑制制算法能能减少约约98%

4、的地面面杂波，这这使它能能理想的的无杂波波显示有有威胁的的气象信信息。在不同探测测范围和和飞行高高度情况况下良好好的气象象探测能能力：多多扫描气气象雷达达将从不不同扫描描角度获获得的气气象数据据储存在在存储器器中，当当飞行员员选择了了所要求求的显示示范围，不不同角度度的扫描描信息将将会从存存储器中中取出并并一起显显示。通通过多角角度的扫扫描，可可以获得得近距离离和远距距离的气气象信息息，这使使得不管管飞机的的姿态如如何，不不管何种种探测范范围，显显示屏上上所呈现现的都是是一幅最最优化的的气象图图。决策气象：多扫描描气象雷雷达能够够提供真真正意义义上的3320海海里决策策气象信信息。Gain P

5、luus：GGainn Pllus包包括以下下功能：传统的加减减增益控控制：多多扫描气气象雷达达允许机机组人员员在人工工或自动动工作模模式的时时候进行行增加或或减小增增益。基于温度的的增益控控制：在在高海拔拔的巡航航高度，由由于低的的雷雨雷雷达反射射率，将将会基于于温度对对雷雨增增益进行行补偿。路径衰减补补偿和警警报（PPAC Aleert）：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。Overffligght Prootecctioon：OOverrfliightt Prroteectiion功功能减少

6、少了在高高海拔巡巡航高度度时疏漏漏雷雨顶顶部渗漏漏的可能能性。多多扫描气气象雷达达向下扫扫描波束束的信息息和它的的信息存存储能力力将发挥挥作用，可可以防止止在飞机机完全穿穿越有威威胁的雷雷雨区之之前，雷雷雨区图图象在显显示屏上上消失。海洋气候反反射率补补偿：多多扫描气气象雷达达能对海海洋雷雨雨反射率率的减小小进行增增益补偿偿，以便便在飞机机飞越海海洋时提提供更精精准的气气象信息息。全面的低高高度气象象：在低低高度时时，多角角度扫描描的应用用使雷达达能够通通过对飞飞机飞行行路径的的扫描来来防止闯闯入拱形形雷雨紊紊流区，能能探测出出飞机下下方正在在行成的的雷雨，并并能看到到更大范范围内的的气象情情

7、况。风切变探测测：在起起飞和着着陆阶段段，自动动的风切切变探测测能力将将起作用用。地图：地图图模式能能够探测测出主要要的地理理特征，如如城市，湖湖面，海海岸线等等。全范围全模模式下的的同步显显示更新新：在自自动模式式下，机机长和副副驾驶的的显示更更新是同同步进行行的，即即使他们们选择了了不同的的显示距距离和不不同的工工作模式式。工作原理雷雨的反射射率了解多扫描描气象雷雷达如何何工作的的关键在在于了解解雷雨的的反射率率。一般般来说，雷雷雨的反反射率被被划分成成三个部部分（见见图31）。图31 雷雨反反射级别别雷雨的下三三分之一一由于温温度在冰冰点之上上，所以以全部由由小雨滴滴组成，这这部分是是雷

8、雨中中对雷达达波能量量反射最最强的部部分。中中间部分分由过度度冷却的的水和冰冰晶组成成，由于于冰晶是是不良的的雷达波波反射体体，所以以这部分分的反射射率开始始减小了了。雷雨雨的上部部完全由由冰晶组组成，所所以在雷雷达上几几乎不可可见。另另外，正正在形成成的雷雨雨在其上上部可能能会形成成拱形的的紊流波波。图32显显示的是是一个真真实的雷雷雨。图图33显示示的是随随着扫描描俯仰角角度的增增加相应应得到它它的一些些雷达图图。在实实际的人人工操作作中，通通常是在在能观察察到最多多的雷雨雨反射回回波的角角度和接接收到最最少地面面杂波的的角度之之间选择择一个折折衷的扫扫描角度度。图32 雷雨图33 雷雨和

9、和在不同同扫描俯俯仰角度度时它相相应的雷雷达图理想的雷达达波束了解了雷雨雨的反射射率和扫扫描角度度对它的的影响，我我们可以以设想一一下探测测天气的的理想雷雷达波束束的特性性。理想想的雷达达波束能能够直接接探测到到飞机下下方区域域，探测测出正在在形成的的雷雨，并并且波束束能沿地地球表面面的曲率率延伸到到雷达波波传播的的最远距距离（图图34）。这这样，理理想的雷雷达波束束能在任任何时候候显示出出飞机到到3200海里外外所有的的重要气气象信息息。图34 理想的的雷达波波束多扫描对理理想雷达达波的仿仿效多扫描雷达达通过获获取来自自不同扫扫描角度度的信息息并将其其合并进进整个气气象图中中来仿效效出理想想

10、的雷达达波束。RRockkwelll CColllionns的专专利地面杂杂波抑制制算法被被用来消消除地面面杂波，这这使得飞飞行机组组人员能能看到003200海里范范围内所所有的重重要气象象目标，而而不受地地面杂波波的干扰扰（图335）。图35 多扫描描雷达对对理想波波束的模模拟多扫描雷达达的工作作程序图36显显示多扫扫描雷达达的工作作程序。两两个不同同扫描角角度的扫扫描数据据被采集集，并对对飞机前前方不同同区域的的回波信信息进行行优化。一一般来说说，多扫扫描气象象雷达通通过自动动调整波波束的扫扫描角度度和增益益，上部部扫描波波束探测测的是中中间区域域的气象象信息，而而下部波波束探测测的是较较

11、近和较较远距离离的气象象信息（图图37）。这这些信息息被存在在一个临临时的数数据库中中，当机机长或副副驾驶选选择了一一个距离离，计算算机就回回取出相相应部分分的数据据信息，并并对其进进行合并并和杂波波抑制。这这样没，不不管机组组选择了了哪个距距离，都都能得到到最优的的气象图图。图36 多扫描描雷达工工作程序序图37 多扫描描雷达上上下波束束的扫描描更新速度除风切变模模式外，多多扫描气气象雷达达在其它它所以模模式下完完整的进进行一次次数据处处理的总总时间是是8秒，而而在风切切变模式式下，多多扫描和和风切变变总的处处理周期期为111.2秒秒。因此此，在一一个数据据处理周周期内，所所观察到到的天气气

12、情况不不会发生生明显的的改变，改改变的只只是天气气和飞机机的相对对位置关关系。为为此，多多扫描气气象雷达达通过调调整（图图38）和和旋转（图图39）所所存储的的数据图图片来补补偿飞机机的运动动。这样，Coolliionss多扫描描气象雷雷达在除除风切变变以外的的所以工工作模式式下每44秒对雷雷达显示示进行一一次更新新，而在在风切变变模式下下的更新新速度为为5.55秒。这这种工作作方式的的一个值值得注意意的地方方在于雷雷达天线线的扫描描不再与与显示器器的扫描描相关联联，这使使得它可可以在不不妨碍对对飞行员员进行气气象显示示的情况况下，让让天线自自由地完完成多扫扫描功能能。图38 多扫描描雷达对对

13、飞机运运动进行行的图像像更新图39 多扫描描雷达对对航向改改变进行行的图像像更新自动增益多扫描气象象雷达工工作在自自动模式式时，它它能根据据大气温温度曲线线使用不不同的增增益，以以此来对对不同时时间，地地理位置置，海拔拔高度的的影响进进行补偿偿，从而而在所有有飞行阶阶段都能能得到最最优化的的气象目目标回波波图。增增益的调调整适应应了飞机机的飞行行环境，并并在多数数情况下下提供了了最优化化的气象象图。总结因为多扫描描气象雷雷达通过过角度的的设置对对飞机前前方的气气象目标标进行探探测，并并能在有有地面杂杂波的扫扫描角度度所得的的回波信信息中筛筛选出重重要的气气象信息息，所以以它能基基本无杂杂波的显

14、显示03200海里范范围内对对飞机有有影响的的所有气气象信息息（图3310）。而且且它的整整个工作作过程是是全自动动的，这这使得飞飞行员只只需关注注对恶劣劣天气的的躲避，而而不用操操心气象象目标的的探测和和分析。多扫描气象象雷达用用产生大大量地面面杂波的的扫描角角度来探探测雷雨雨的反射射部分，图图310显显示在地地面杂波波抑制关关闭状态态下的雷雷达图，气气象目标标都被大大量的地地面杂波波所遮蔽蔽了。图3100 多扫扫描雷达达在地面面杂波抑抑制（GGCS）功功能关闭闭时的显显示图3111演示的的是在地地面杂波波抑制功功能起作作用时的的雷达图图（从00到1660海里里范围）。完完全无地地面杂波波的

15、干扰扰，只有有那些重重要的气气象目标标是可见见的。值值得注意意的是雷雷达的扫扫描角度度不在需需要在减减小地面面回波的的角度和和能观察察到最好好气象目目标回波波的角度度中折衷衷了。图3111多扫描描雷达在在地面杂杂波抑制制（GCCS）功功能打开开时的显显示多扫描气象象雷达的的控制面面板空客的多扫扫描气象象雷达的的控制面面板是一一个双系系统、单单功能的的控制面面板。“双系统统”是由于于雷达系系统可能能包含有有一套或或两套发发射/接接收机，这这是由飞飞机的构构型决定定的。“单功能能”意味着着在模式式、增益益及扫描描角度设设置方面面，机长长和副驾驾驶都是是相同的的。图41 空客飞飞机的双双系统、单单功

16、能的的控制面面板显示指示空客的显示示指示自动工作是是空客飞飞机的标标准工作作模式，因因此，当当自动多多扫描功功能被选选择后，EEFISS上是没没有指示示的。在在人工模模式下，MMAN将将在EFFIS上上显示在在扫描俯俯仰角度度代码的的旁边。图45上上面一幅幅图显示示在自动动模式下下工作的的状态。因因为负11.5度度俯仰角角代码前前没有指指示。MMAN GAIIN的显显示是由由于它的的增益是是某个位位置的增增益，而而不是CCAL（经经过校准准的）增增益。下下面那幅幅图显示示在人工工模式下下工作的的状态，因因为MAAN显示示在正22度俯仰仰角度代代码的前前方。CCAL（经经过校准准的）增增益被选选

17、择了，因因为MAAN GGAINN指示没没有出现现。注意：当气象雷达达在AUUTO（自自动）模模式出现现故障时时，显示示扫描俯俯仰角度度的区域域会显示示A-115、AA-155.5或或者A-16的的指示，并并伴随有有相应的的故障信信息显示示（如：WXRR SYYS 或或 AUUTOTTILTT FAAIL）。将将雷达转转换到MMAN（人人工）模模式并按按照雷达达的标准准操作程程序进行行操作。图45 空客自自动和人人工工作作模式指指示如果自动功功能故障障，（气气象情况况）在机机组人员员来取消消自动功功能以前前，将无无气象情情况显示示，并有有NO AUTTOTIILT显显示（图图46）。图46 空

18、客自自动功能能故障指指示俯仰角度指指示不管是波音音还是空空客的飞飞机，在在自动工工作模式式，EFFIS上上显示的的扫描俯俯仰角度度是上下下波束角角度的平平均值。例例如，在在起飞阶阶段，上上下扫描描波束的的角度相相差4度度，下面面的波束束角度为为3度，而而上面的的波束角角度为77度，所所显示的的扫描角角度为55度。随随着飞机机的爬升升，两波波束间的的角度差差越来越越小，当当达到地地面以上上100000英英尺或更更高时，上上下波束束角度差差会维持持在2度度左右。注意：由于EFIIS显示示系统的的TILLT指示示为整数数，所以以在机长长和副驾驾驶的NNAV DISSPLAAY（导导航显示示）上显显示

19、的TTILTT值可能能会有区区别，这这是由于于显示系系统的舍舍入差别别造成的的。多扫描雷达达自动工工作模式式多扫描气象象雷达被被设计成成全自动动工作模模式，只只要选择择了自动动功能和和所要求求的探测测范围，自自动模式式开始工工作。一一旦进入入自动模模式，雷雷达回调调整扫描描角度和和增益，以以便在任任何距离离和飞行行条件下下都能提提供最优优的气象象图。常规控制电源（开/关）空客：当SSYS（系系统）开开关被选选到1或或2，雷雷达就上上电了。当当SYSS开关打打到OFFF位时时，系统统断电。注意：对空空客飞机机来说，不不管飞机机的构型型是单收收发机还还是双收收发机，都都用一个个双系统统控制面面板。

20、对对单收发发机来说说，SYYS开关关的2位位置是无无效的。图4100 空客客的控制制面板自动工作模模式（OON/OOFF）空客：当MMULTTISCCAN MANN/AUUTO开开关打到到AUTTO位时时，机长长和副驾驾驶位都都会工作作在自动动模式（图图411）。当当MULLTISSCANN MAAN/AAUTOO开关打打到MAAN位时时，机长长和副驾驾驶位都都会工作作在人工工模式，具具体的控控制操作作会在人人工操作作部分描描述。图4111 空客客MULLTISSCANN MAAN/AAUTOO（人工工/自动动模式）控控制自动模式刚刚开始被被选择时时，雷达达会首先先对飞机机的飞行行路线进进行一

21、次次扫描。这这将确保保飞行机机组人员员能马上上看到飞飞机前方方的气象象情况。然然后雷达达会以一一个相对对低的扫扫描角度度进行一一次第二二次扫描描。地面面杂波抑抑制算法法会从第第二次扫扫描开始始发挥作作用，并并在第十十五次扫扫描开始始之前（116秒）完完成全部部的初始始化程序序。当初初始化程程序完成成的时候候，飞行行机组人人员将会会收到一一幅残留留有最少少地面杂杂波的全全范围气气象图。另另外，OOverrFliightt保护功功能将会会衔接，以以防对飞飞机有威威胁的雷雷雨在雷雷达图上上消失。图4133 多扫扫描气象象雷达的的初始化化程序注意：多扫描气象象雷达有有“coaast”特性，它它允许飞飞

22、行员暂暂时将雷雷达切换换到人工工（MAAN）模模式，然然后又回回到自动动（AUUTO）模模式。如如果飞行行员将雷雷达从自自动模式式切换到到人工模模式后在在38秒秒内又回回到了自自动模式式，雷达达将会记记住自动动模式的的设置，并并不需要要进行再再次初始始化。地面杂波（开开/关）多扫描气象象雷达在在自动模模式下工工作时，地地面杂波波抑制（GGCS）功功能处于于激活状状态，对对于空客客和波音音的飞机机来说，这这是默认认的位置置。有时时，机组组成员可可能会因因为导航航方面的的原因希希望暂时时取消地地面杂波波抑制特特性，这这就需要要进行手手动操作作。空客：为了了观察到到地面回回波，需需将GCCS开关关从

23、AUUTO位位打到OOFF位位。这个个开关是是弹簧加加力的，当当放开时时会自动动回到AAUTOO位。图4144 空客客GCSS（地面面杂波抑抑制）控控制扫描倾斜角角度控制制（在自自动工作作状态时时不起作作用）多扫描气象象雷达在在自动模模式下工工作时，俯俯仰倾斜斜角度控控制是不不起作用用的。在在EFIIS上显显示的倾倾斜角度度值为上上下波束束倾斜角角度的平平均值。图4166 空客客TILLT（扫扫描俯仰仰角度）控控制双系统选择择（针对对装备有有两套收收发机的的飞机）当飞机装备备有两套套收发机机时，双双系统选选择允许许机组人人员选择择使用其其中任意意一套。空客：用SSYS开开关机组组人员可可以选择

24、择使用系系统（左左边收发发机）或或2系统统（右边边收发机机）。SSYS开开关的OOFF位位是给雷雷达系统统断电。图4188 空客客（单/双收发发机构型型）注意：对空空客飞机机来说，不不管飞机机的构型型是单收收发机还还是双收收发机，都都用一个个双系统统控制面面板。对对单收发发机来说说，SYYS开关关的2位位置是无无效的。气象探测在自动模式式下工作作时气象象探测的的特性全范围内的的最优气气象图显显示因为多扫描描气象雷雷达模拟拟的时理理想的雷雷达波束束，从03200海哩范范围内所所有的气气象信息息都被存存储在计计算机的的存储器器中。并且由由于用计计算机算算法对地地面杂波波进行了了滤除，所以扫扫描俯仰

25、仰角的选选择上不不需要在在消除地地面杂波波的角度度和最优优气象图图像的角角度上进进行折衷衷。飞行员员只需简简单地选选择所要要求的范范围，雷达显显示器上上就会显显示出最最优的气气象图。图4211 不同同距离显显示的优优化气象象图大范围低高高度气象象喝弓形形紊流保保护多扫描气象象雷达在在低海拔拔高度使使用时，扫描波波束设置置成多个个不同的的角度，并会启启动地面面杂波抑抑制功能能。以防止止飞机受受到雷雨雨弓形紊紊流的袭袭击.同同时使飞飞机能观观察到更更远距离离的气象象状况。上面的的扫描波波束在飞飞机的爬爬升过程程中对飞飞机飞行行路径进进行扫描描,以防防止闯入入弓形紊紊流。而下面面波束由由于角度度地传

26、统统地扫描描俯仰角角度更低低。所以能能探测到到近距离离和中距距离地气气象(图图4-222)。图4222 多扫扫描气象象雷达在在低海波波高度的的工作320海里里决策气气象因为多扫描描气象雷雷达能选选择最佳佳的气象象扫描俯俯仰角，并用数数字信号号处理的的方法对对地面杂杂波进行行了滤除除，所以它它能超越越雷达视视野(图图4-775)自自动提供供远达3320海海哩的决决策气象象图。图4-244显示多多扫描气气象雷达达为了能能够探测测到更远远距离的的气象情情况使如如何使用用俯仰角角度进行行跨雷达达视野的的。图4244 多扫扫描气象象雷达远远距离扫扫描的俯俯仰角度度在图4225中，多多扫描气气象雷达达清楚

27、的的显示了了3000海里外外的一个个雷雨带带。1660海里里外的那那些雷雨雨带只有有在3220海里里模式时时才能够够看到。图4255 多扫扫描气象象雷达3320海海里决策策气象显显示全范围全模模式下的的同步显显示更新新.多扫描气象象雷达同同步更新新驾驶舱舱内所有有的显示示器，即使副副驾驶和和机长选选择了不不同的显显示范围围和不同同的模式式，除风切切变外的的其它所所有模式式下显示示更新速速度为44秒。风切变变模式下下的更新新速度为为5.55秒。因此，气象信信息的更更新是连连续而快快速的。工作模式WX(气象象模式)WX(气象象)模式式(图44-266)能显显示不包包括紊流流信息的的气象目目标.当当多扫描描气象雷雷达工作作在AUUTO模模式下时时,气象象目标的的显示完完全没有有地面杂杂波的干干扰.因因为能