新一代天气雷达(CINRAD-CD)探测环境保护.doc

新一代天气雷达(CINRAD/CD)
探测环境保护计算方法
根据《气象探测环境保护和设施保护办法》第十一条和《贵州省气象条例》第九条(°,°;其他方向的遮挡仰角不得大于1°,孤立遮挡方位角不得大于1°,且总的遮挡方位角不得大于5°。天气雷达站四周不得有对雷达接收产生干扰的干扰源)对天气雷达站探测环境保护的技术规定,结合CINRAD/CD型新一代天气雷达探测特性和指标,特制定CINRAD/CD型新一代天气雷达站探测环境保护算法。具体算法如下:
雷达天线辐射电磁波场区划分
根据电磁辐射原理,将雷达天线周围的电磁场区划分为辐射近场区和辐射远场区。如图1所示: 辐射近场区的外边就是辐射远场区。远场区的起始边界规定为R=(2D2 /λ)。R是观察点到天线的距离,D是雷达天线直径,λ是雷达波长。在近场区的0~(D2 /2λ)起始部分为波束平行区,认为电磁辐射大体上是平行的;在R≥(D2 /2λ)的过渡区域内,场以半角为λ/ D弧度的锥形向外发散,R=(D2 /2λ)处的天线孔径中心与边缘行程差为λ/4;在R≥(2D2 /λ)处则是天线的辐射远场区。
二、由于电磁场在近场区域内变化情况复杂,在电磁波形成区域内(近场区内)不允许有发生遮挡的障碍物,因此近场区内探测环境保护算法如下:
1、在图1中0~R=(D2 /2λ)的平行波束区距离范围内,以雷达天线口下沿平行线为气象探测环境保护基准线。障碍物允许高度计算方法如下:
如图2,“O”点为雷达天线中心点, °仰角(∠ACB=°)扫描时平行波束区内障碍物最高点的限制海拔高度。C为雷达天线口下沿点海拔高度,B与C处于同一水平面。“L”为障碍物到雷达天线的最近水平距离。障碍物最高点A的限制海拔高度计算公式如下:
A≤C+L*tg(∠ACB), ∠ACB=°,L≤(D2 /2λ); ①
2、在非平行波束区的近场区内(图1中D2 /2λ到2D2 /λ之间的距离),以天线中心线以下λ/ D弧度边线为气象探测环境保护基准线。障碍物允许高度计算方法如下:
如图3,“O”点为雷达天线中心点, ︱O︱为O点海拔高度,°仰角扫描时障碍物最高限制点的海拔高度。A与“O”处于同一水平面,海拔高度等同。E为雷达站站址海拔。障碍物最高点A的限制海拔高度计算如下:
A≤︱O︱,且(D2 /2λ)≤L≤(2D2 /λ) ②
°仰角扫描时,中心线以下λ/ D弧度边线(图3中波束边缘1)与天线中心水平线实际重合。
三、在R≥(2D2 /λ)的远场区外,以天线中心线为气象探测环境保护基准线。°(主要探测方向)或1°(非主要探测方向)仰角的遮挡,但障碍物的遮挡条件必须受到限制,其高度与横向宽度计算方法如下:
如图4所示:图中“o”点为雷达天线中心点;“L”为孤立障碍物与雷达天线中心点的最近水平距离;“A”为雷达天线在1°仰角扫描时雷达波束受障碍物遮挡的最高点海拔高度;“B”°仰角扫描时雷达波束受障碍物遮挡的最高点海拔高度;“o”为雷达天线中心点海拔高度,与“C”点处于同一水平面;“E”为雷达站站址海拔高度。“波束1”与“波束2”分