一种气象雷达的测试装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种气象雷达的测试装置，属于气象探测技术领域。所述装置包括显示控制模块、微波链路模块、基带处理模块、数据生成和对比模块，所述装置通过收集或模拟真实天气下气象雷达的回波基数据，对该回波基数据进行反演获得I/Q信号或直接采集I/Q数据，在需要进行测试时，将所述I/Q信号进行上变频处理，射频输出注入待测试雷达，并接收待测雷达反馈的回波基数据，与输入的回波数据进行对比分析，硬件设备进行信号处理、发送和接收，结合软件进行设备调控、数据分析，从而对待测雷达的性能进行准确、便捷的测试，获得符合实际应用环境的测评结果。

A Meteorological Radar Testing Device and Method

【技术实现步骤摘要】
一种气象雷达的测试装置和方法
本专利技术属于气象探测
，特别是涉及一种气象雷达的测试装置和方法。
技术介绍
我国是气象灾害频发的国家，种类多、突发性强，尤其进入新世纪以来，随着国民经济和社会的快速发展，气象灾害对经济建设和人民生活造成的损害和影响与日俱增，严重制约了我国经济的可持续发展。为防御和减轻气象灾害，提高灾害性天气的监测预警能力和预报水平，从上世纪90年代后期，我国开始建设气象雷达，一种工作在30～3000兆赫频段的气象多普勒雷达来进行天气监测，气象雷达在突发性、灾害性的监测、预报和警报中具有极为重要的作用。但是气象雷达在出厂或者现场验收时，受限于具体的天气条件，只能采用标准的仪器仪表对雷达分系统的指标进行分析评估，缺乏结合具体的天气过程，对整个接收机、信号处理算法和产品算法等进行系统的评估和验证手段，因此，气象人员不能对气象雷达的实际性能进行准确的测试评估。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种气象雷达的测试装置，对接收机系统参数、信号处理算法、产品算法等进行测试验证，旨在通过仿真手段使业务人员熟悉并掌天气雷达工作原理、为信号处理算法提供有效检验手段，提升对天气雷达的使用和综合保障能力，促进新技术的发展，缩短新技术业务化的成果转化时间。依据本专利技术的第一方面，提供了一种气象雷达的测试装置，该装置可以包括：显示控制模块，用于向工作人员展示相应的控制界面，并根据工作人员的操作向各模块发送相应的指令，对各模块进行独立控制。基带处理模块，用于存储所述I/Q信号，并将所述I/Q信号上变频至中频回放至所述微波链路模块。微波链路模块，用于对I/Q信号进行上变频处理获得射频信号，将所述射频信号回放至所述待测雷达的接收通道。数据生成和对比模块，用于获取标准回波基数据，并对所述标准回波基数据进行反演获得所述I/Q信号，将所述I/Q信号存储在基带处理模块中，以及用于获取所述待测雷达针对所述I/Q信号反馈的测试回波基数据，并对所述标准回波基数据以及测试回波基数据进行分析，获得分析结果。依据本专利技术的第二方面，提供一种气象雷达的测试方法，该方法可以包括：接收工作人员在控制界面输入的实验参数；所述实验参数包括工作频率、输出功率和波形选择；所述工作频率包括C波段、S波段和X波段；根据所述实验参数，对I/Q信号进行上变频处理，获得射频信号；将所述射频信号注入待测雷达，并接收所述待测雷达反馈的测试回波基数据；对所述测试回波基数据进行分析，将所述分析的结果显示在控制界面上。针对现有技术，本专利技术具备如下优点：本专利技术通过收集或模拟真实天气下气象雷达的回波基数据，对该回波基数据进行反演获得I/Q信号，在需要进行测试时，将所述I/Q信号进行上变频处理，射频输出注入待测试雷达，并接收待测雷达反馈的回波数据，与反演前的回波数据进行对比分析，硬件设备进行信号处理、发送和接收，结合软件进行设备调控、数据分析，从而对不同待测雷达的性能进行统一、准确、便捷且符合实际应用环境的测评结果。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明通过阅读下文可选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出可选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1是本专利技术实施例提供的一种气象雷达的测试装置的结构框图；图2是本专利技术实施例提供的一种气象雷达的测试装置的硬件结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的另一种气象雷达的测试装置的结构框图；图4是本专利技术实施例圆锥扫描情况下几何关系示意图；图5是本专利技术实施例中标准回波基数据与测试回波基数据同一径向的反射率因子强度对比图；图6是本专利技术实施例中标准回波基数据与测试回波基数据同一径向的反射率因子强度对比散点分布图；图7是本专利技术实施例中不同仰角的反射率因子和平均径向速度的频次统计直方图；图8是本专利技术实施例中标准回波基数据和测试回波基数据最小可探测反射率因子对比曲线图；图9是本专利技术实施例提供的一种气象雷达的测试方法步骤流程图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。实施例一图1是本专利技术实施例提供的一种气象雷达的测试装置100的结构框图，如图1所示，该装置可以包括显示控制模块101、基带处理模块102,、微波链路模块103、数据生成和对比模块104，其中图2为所述一种气象雷达测试装置100的硬件结构示意图，如图2所示，所述装置的硬件结构可以包括：显示控制模块101，用于向工作人员展示相应的控制界面，并根据工作人员的操作向各模块发送相应的指令，对各模块进行独立控制。本专利技术实施例中，显示控制模块通过核心控制芯片运行主控软件，实现工作人员交互、参数配置加载、状态检测显示等等。工作人员通过在显示控制模块的操作，来向其他各模块发送指令，并独立控制各模块间的运作。本专利技术实施例中，将获得回波数据、反演转化射频输出的过程称为仿真过程，显示控制模块主要用于在仿真前进行系统工作状态及相关参数的设置，仿真中的实时数据显示以及仿真后的测试评估和分析结果的显示。本专利技术实施例中，显示控制模块的软件结构向工作人员提供操作界面，并接收工作人员的具体操作。根据工作人员的具体操作，向各模块发送控制指令，使其可独立工作或者相互协调同时工作，并显示工作状态，进行各种内外部数据交互及控制功能。基带处理模块102，用于存储所述I/Q信号，并将所述I/Q信号上变频至中频回放至所述微波链路模块。本专利技术实施例中，基带处理模块为系统的核心，用于将数字仿真生成的零中频回波基数据或采集的回波基数据上变频到中频产生待测雷达的回波，同时还用于存储数字仿真的零中频回波基数据或外场录制的回波基数据。本专利技术实施例实际应用中上述模块之间可以通过底板PCIE总线互联通信，出于硬件实际选择或其他因素的考虑，本领域技术人员可采用其他通信方式，本专利技术对此不做具体限定。微波链路模块103，用于对I/Q信号进行上变频处理获得射频信号，将所述射频信号回放至所述待测雷达的接收通道。本专利技术实施例中，当接收到仿真的指令时，微波链路模块负责将根据工作人员预设的参数，即回波频率、功率等对I/Q信号进行上变频处理，将I/Q信号调整到待测雷达接收的频段、功率、方位等，再将所述I/Q信号注入待测雷达，进行测试。在实际应用中，微波链路模块的硬件结构可以采用微波模块来实现上变频功能和功率调整功能，通过微波模块实现一路0.1～1.1G中频至一路C、S和X段射频信号上变频和功率调整功能，其内部可以集成内部已集成变频本振电路，并以外部输入10～320MHz信号作为外同步参考源，还可以和其他电子设备进行参考信号同步，能提供1路时钟信号，输出1路100M信号，微波模块能够支持多种接口，实现更加准确、多样的信号频率转化，使该测试装置适用于多种雷达的测试。根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气象雷达的测试装置，其特征在于，所述装置包括：显示控制模块，用于向工作人员展示相应的控制界面，并根据工作人员的操作向各模块发送相应的指令，对各模块进行独立控制；基带处理模块，用于存储I/Q信号，并将所述I/Q信号上变频至中频回放至所述微波链路模块；微波链路模块，用于对I/Q信号进行上变频处理获得射频信号，将所述射频信号回放至所述待测雷达的接收通道；数据生成和对比模块，用于获取标准回波基数据，并对所述标准回波基数据进行反演获得所述I/Q信号，将所述I/Q信号存储在基带处理模块中，以及用于获取所述待测雷达针对所述I/Q信号反馈的测试回波基数据，并对所述标准回波基数据以及测试回波基数据进行分析，获得分析结果。

【技术特征摘要】
1.一种气象雷达的测试装置，其特征在于，所述装置包括：显示控制模块，用于向工作人员展示相应的控制界面，并根据工作人员的操作向各模块发送相应的指令，对各模块进行独立控制；基带处理模块，用于存储I/Q信号，并将所述I/Q信号上变频至中频回放至所述微波链路模块；微波链路模块，用于对I/Q信号进行上变频处理获得射频信号，将所述射频信号回放至所述待测雷达的接收通道；数据生成和对比模块，用于获取标准回波基数据，并对所述标准回波基数据进行反演获得所述I/Q信号，将所述I/Q信号存储在基带处理模块中，以及用于获取所述待测雷达针对所述I/Q信号反馈的测试回波基数据，并对所述标准回波基数据以及测试回波基数据进行分析，获得分析结果。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述显示控制模块包括：自检子模块，用于在接收自检指令后，对所述装置进行自检，并将所述自检的结果显示在控制界面上；参数设置子模块，用于接收工作人员对工作频率、输出功率、波形选择实验参数的设置；信号仿真子模块，用于在接收到工作人员需求信号仿真的操作后，发出信号仿真指令后控制其他各模块根据所述实验参数进行I/Q信号仿真并协作输出所述射频信号；数据对比分析结果显示子模块，用于将所述数据生成和对比模块对于标准回波基数据与测试回波基数据的对比分析结果显示在控制界面上。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述微波链路模块包括：C波段上变频子模块，用于将所述I/Q信号上变频至C波段射频和功率调整；S波段上变频子模块，用于将所述I/Q信号上变频至S波段射频和功率调整；X波段上变频子模块，用于将所述I/Q信号上变频至X波段射频和功率调整。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述基带处理模块包括：存储子模块，用于存储从数据生成和对比模块获取的所述I/Q信号；回放子模块，用于在接收到启用回放模式的指令时，将所述I/Q信号上变频至中频回放至微波链路模块。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数据生成和对比模块包括：典型天气...

【专利技术属性】
技术研发人员：步志超，邵楠，李巍，陈玉宝，王箫鹏，刘洁，李斐斐，韩旭，
申请(专利权)人：中国气象局气象探测中心，
类型：发明
国别省市：北京,11