雷达资料 篇1
关键词：闪电定位资料,雷达生产,雷电危害,防护措施
前言
雷电, 已被联合国国际减灾委员会确定为对人类造成最严重的十大自然灾害之一, 并被联合国确定为电子化时代的一大公害。雷电对精密仪器生产活动的危害越来越大。航空雷达属于精密仪器, 其生产过程需要的电磁环境较为严格。雷电所产生的磁场、电场对雷达的生产活动将会产生较大的影响。山东省闪电定位资料体现的针对性、区域性、时效性对于航空雷达的生产活动具有较强的参考意义。
1 山东省闪电定位系统简介
山东省闪电定位系统主要由13个闪电定位仪 (分别布设在章丘、龙口、荣成、即墨、日照、东明、东平、沾化、夏津、鱼台、蒙阴、郯城和昌邑) , 一个中心数据处理系统和图形显示终端构成, 采用磁定向时差综合法进行闪电定位, 各个定位仪将接收到的闪电信息和GPS时间信息, 通过业务通信网络传送到中心站计算机, 通过中心数据系统的计算处理, 得到闪击的时间、位置、极性、强度等参数。该系统时钟同步精度可达到0.1μs, 山东省内大部分地区闪电探测效率理论值为95%, 定位精度可达到300m。
2 项目所在地闪电定位资料的抽取
利用GPS定位系统取得中航工业集团某雷达生产厂房 (以下简称厂房) 的经纬度值 (考虑到保密原则, 此处不予公布经纬度值) , 对经纬度值进行处理, 利用专业工具抽取其所在区域 (5km范围内) 地闪活动6年 (2006.07～2012.07) 的地闪数据, 进行统计分析。
3 闪电资料分析
对以厂房所在区域雷电数据进行统计和分析, 该区域发生地闪4838次, 其中负地闪4810次, 正地闪28次。
3.1 雷电活动月变化规律
以厂房所在区域3、4月份有微量雷电活动, 5月份开始增强, 6月份雷电活动明显加强, 8月份雷电活动最为强烈, 进入9月份, 雷电活动迅速减弱, 10月份仍有微量雷电活动, 而11月份至次年2月份基本没有地闪发生。
夏季 (6、7、8月) 为雷暴活动的高发期, 闪电次数约占全年总数的87.54%, 仅8月份发生的闪电次数就占全年的45.93%, 春季 (3、4、5月) 和秋季 (9、10、11月) 雷暴活动较少, 分别占全年的11.14%和1.2%, 冬季 (12、1、2月) 基本没有雷暴天气。如图1所示。
3.2 雷电活动日变化规律
以厂房所在区域闪电活动表现为4个高峰期, 分别为02时前后、07时前后、18时前后和20时前后, 对应的分别有8.81%、9.2%、15.09%和9.9%的地闪发生在这四个时段;其余时段地闪活动相对较为平均, 约在2%～6%之间;08时～15时地闪活动相对较少, 如图2所示。
3.3 雷电流强度分布
厂房所在区域雷电流强度主要集中在0～25kA, 约占地闪总数的97.32%。其中雷电流强度在5KA～10kA的地闪占地闪总数的比例最大, 为34.60%, 其次为10KA～15kA的地闪, 所占比例为33.59%。最大闪电强度出现在2012年7月15日09:28, 电流强度达到81.653kA。
3.4 雷电过程分布
典型闪电过程的选取遵循以下原则:
(1) 雷暴持续时间长。
(2) 雷击点密度大。
(3) 雷云移动轨迹中心点经过厂房所在区域。
通过对2006年至2012年期间32次典型闪电过程分析, 厂房所在区域闪电由西南方向进入所占比例最高, 达41.1%, 由正西进入的闪电过程占18.98%, 西北方向进入的为10.3%, 由正南进入的约占8%, 由东南方向进入的为9.62%, 由东北和正北进入的闪电过程均为5%左右, 由正东方向进入的约占2%。
4 雷电对生产活动的影响及建议
在分析了厂房5Km范围内闪电定位资料的基础上, 依据国家相关标准规范, 经过分析得出以下结论:
4.1 工作时间的建议
依据第3.1及3.2节的分析, 5、6、7、8四个月份的02时前后、07时前后、18时前后和20时前后出现闪电的几率远远大于其他月份时间段, 因此, 再上述时间段内, 闪电所产生的电磁脉冲强度大且频繁, 对高精密仪器的生产测试影响较大, 容易使高精密仪器的电圈等产生感应电流, 影响甚至击毁高精度仪器设备。
建议在航空雷达的生产过程中密切关注天气变化, 尤其是5、6、7、8四个月份的02时前后、07时前后、18时前后和20时前后, 当有雷暴天气时, 应在上述时间段内停止某些高精度仪器的生产及测试活动, 以防雷电产生的电磁脉冲对精密仪器产生较大的影响, 且应该在上述时间段内停止工作人员的户外活动, 以保证工作人员的生命安全。
4.2 防护措施的建议
4.2.1直击雷防护
雷云的移动规律主要与当地的地理位置及地面建筑有关。由第3.4节可看出, 雷云的移动来向主要集中在西及西南方向, 因此建议该航空雷达厂房的直击雷防护措施优先采用避雷网格进行防护, 同时也可采用接闪杆进行防护, 接闪杆应优先安装在建筑物的西侧
4.2.2跨步电压防护
当雷电流通过避雷针泄入大地时, 由于大地存在一定的电阻 (大小取决于土壤电阻率) , 在雷电流入地点附近的区域将形成电压降的分布。在这个电压分布的影响下, 地面上任何两点之间都将出现电压, 如果一个人的两只脚分别踩在两个分开的点上, 两只脚之间的电压称为跨步电压, 工程上一般以0.8m作为步距。计算跨步电压公式为:
式中:ΔU-跨步电压 (kV) ;
ρ-土壤电阻率 (Ω·m) ;
i-雷电流幅值 (kA) ;
s-跨步步距 (m) ;
d-雷击点与靠近雷击点的脚的距离 (m) 。
经现场勘查, 该区域土壤电阻率ρ=36.6Ω·m。如图3所示, 厂房所在区域雷电流强度主要集中在0～25kA, 约占地闪总数的97.32%, 故选取雷电流幅值i=25kA, 两脚之间的距离s=0.8m。产生的跨步电压值见表1。
由此可见, 随着与避雷针、引下线间距离的增大, 跨步电压迅速减小。因此, 在室外时, 为减小跨步电压和接触电压的危害, 在雷雨天应远离避雷针及引下线, 至少离开55m。室内地面采用水泥等高电阻率硬化设施, 不存在跨步电压的危害。
5 结语
综上所述, 厂房区域内复杂的雷电活动对生产活动及人员安全将产生巨大的危害, 合理有效的防护措施可减少其危害。本次闪电定位资料的分析仅针对该航空雷达生产厂房, 但对相类似的高精度仪器生产也具有一定的借鉴意义。
参考文献
[1]GB50057-2010, 建筑物防雷设计规范
[2]林维勇.建筑物防雷安全距离计算方法研究[A]
雷达资料 篇2
关键词：雷达资料；闪电监测；预警应用
一、雷达资料应用于闪电监测预警的背景及意义
一旦雷电发生，又没有及时的预报预警和预防，常常会给人们的生产生活造成比较大的损失。雷电不仅具有非常快的发生和发展过程，而且具有极为复杂的发生和发展过程。目前，为了做到雷电的预警预报，许多专门探测雷电的仪器被研制出来，这些仪器除了照相机、大气电场仪、闪电定位仪外，其他的就不能直接观测到雷电信息了，如雷达、卫星、探空等，因此，能直接获取雷电的直观资料很少。以前主要是通过观测获得雷暴日等闪电资料。由于获取资料困难的原因，目前，关于闪电天气的监测和预报还仅仅处于起步阶段。
近二十年来，我国在雷电的监测和预警方面有了长足进展。例如，目前，准实时即几秒以内地闪探测技术就已经比较成熟了。这项技术可以帮助人们获取地闪发生的位置、强度、极性以及回击次数等信息。随着科技进步和经济发展，我国已经逐渐建成闪电监测网，闪电资料的应用研究和产品开发也已经比较好的开展，其在闪电监测预警中也已经发挥了应有的作用。根据闪电资料的掌握，人们可以掌握雷电活动的规律，并能准确预报雷電活动，这将大大有利于将雷电造成的灾害尽量减小。
二、雷电资料在闪电监测预警中的应用
雷电活动总是发生于一定的时间尺度上。在这一方面，相比于其它天气灾害，雷电又具有其独有的一些特点，瞬时性、随机性和非线性就是其体现。由于强对流天气的发生常常范围小、发展快，传统天气精确预报方法对于闪电的监测和预警以及强对流天气的强度、时间以及落区等都有难度。而随着现代探测手段的发展，近年来，利用气象卫星、天气雷达、闪电定位仪等资料对闪电监测预警已经有了很好的发展。
在雷电预警中，雷达资料有着自己比较突出的应用优势。雷达通常具有一公里的空间分辨率，具备较好的分辨雷暴云的能力。不仅如此，多普勒雷达在两次体扫之间，其时间间隔只有五六分钟。如此短的观测时间间隔，可以为预警预报雷电提供比较密集的数据，这些数据表现出比较大的优势为：空间结构上相对完整，时间上足够密集的数据。随着科技的发展，新一代天气雷达拼图系统更实现了实时组网拼图的高频度、高精度和多产品，进一步扩大了资料的应用范围。因此，在雷电临近预警技术研究中，雷达资料已经成为其重要的数据。
（一）闪电的基本概念及其与雷达监测的关系
闪电是指一种放电过程，发生于积雨云中不同符号的荷电中心之间，也发生于云中荷电与大地和地物之间。除此之外，还发生于云中荷电中心与云外大气不同符号大气体电荷中心之间。根据闪电发生位置的不同，闪电可被分为云闪和地闪。
在大气电学研究领域里，雷暴云的起电机制和云的起电之间的关系一直是一个难题。截至目前，起电理论尽管已经有几十种，但很遗憾，没有一种理论能完善的解释所有云内荷电的实际观测结果。但是，对于不管哪种起电形式，雷暴云电结构及地面电场还是有数据可以被监测到的。在雷电发生最多、雷电灾害最重的系统中，对流区结构和荷电模式中的尺度对流系统是其中之一。过去，由于限于探测技术的落后以及电学方面资料的缺乏，长期以来，人们对电场和荷电结构都缺少足够的了解。但是，近年来，随着无线电云中电场探空仪的出现，以及卫星、雷达探测技术的发展，关于电场、荷电结构和闪电的关系的研究终于有了新的进展。
（二）浅谈雷达资料在闪电监测预警中的应用
通过某地区对强雷暴过程的电场观测资料以及闪电定位资料的分析，可以发现发现当雷暴云接近电场仪测站时，在电场仪测测站的防护区内——该防护区位于距测站十公里半径范围内，电场会出现快变抖动现象。值得注意的是，这种快变抖动和闪电的发生之间具有一种对应关系。这种关系表现为：当有电场的快变抖动出现，而且这种现象在一定时间内，电场值数次达到一定阈值的时候，电场值就会随着时间的增加而达到闪电出现的强度。与此相应，很少会出现只有电场快变抖动却没有产生闪电的情况。
有研究者在多普勒雷达资料的基础上，利用其在该地区所监测到的二十个单体（北京地区2005年7月到8月间），再结合相应的闪电和温度探空资料，初步总结出了一套预报方法。该方法主要针对单体进行是否属于雷暴单体以及如何预报初次闪电发生的时段。其具体内容如下：
第一，如果单体雷达资料中的40dBz回波顶高会上升到零温度层结高度之上并维持在此之上，那么这样的结论可被得出，即该单体将有成为雷暴单体的可能。反之，则可以将其判断为非雷暴单体。
第二，单体满足其前一条判断依据之后，假如40dBz回波顶高仍然继续上升，直至其达到-10℃温度层结高度之上，那么就可以判断得出如下结论：在满足该条件的雷达体扫时间之后的15分钟内，单体的初次闪电将会发生。
根据总结出的这套预报方法，研究者仍从北京地区2005年7月到8月间又选取了另外的22个单体（其中包括了19个雷暴单体和3个非雷暴单体）进行了独立检验。经检验发现，这个方法对于非雷暴单体的判断以及初次闪电发生时段的预报都比较适用。尤其是对非雷暴单体判断的准确率非常之高，竟然达到了百分之百。这些都为进一步利用雷达资料对闪电监测预警提供了一条参考依据。
三、雷电资料应用于闪电监测预警中的前景
目前，雷达探测仪器的研制已经有了新的发展，如新一代天气雷达的研制成功，使得丰富的强对流天气监测产品得以。当然，由于尚未有充分的实验，这些产品通常都需根据本地情况进行试用才能有效地提高闪电监测预警的识别准确率。据了解，目前，经过三次比较大规模的技术以及系统的升级，“雷电临近预警系统”已经在全国许多城市如北京、天津、广州等实现了准业务运行。该系统的运行为各省、市气象台发布雷电预警信号提供了重要的参考依据。如北京市2009年9月30日夜间发生了一次局地性和突发性都比较强的雷暴天气过程，该系统就提前三十分钟对此做出了及时、准确的预警，为北京市气象台及时发布雷电预警信号提供了重要的参考依据。
参考文献：
雷达原理与对抗技术 复习资料 篇3
二、1察的技术特点。、简述现代雷达对抗信号环境的特点和雷达侦P9，P11（1）辐射源数量多，分布密度大，脉冲重频高，信号交叠严重。（2）信号调制复杂，参数变化范围大，且多变、快变。（3）低截获概率雷达信号以及诱饵雷达和虚假雷达信号日益增多。技术特点：
1、作用距离远，安全隐蔽性好，获取信息多而准
2、简述tTOA测量。P92 3技术特点。、简述雷达对抗的基本条件、基本方法及主要P3 基本条件：雷达发射电磁波；侦察机接收到足够强的雷达信号；雷达信号的调制方式和参数位于侦察机处理能力之内；侦察机能够适应其当前所在的电磁信号环境。基本方法：破坏雷达探测目标的电磁波传播空间特性；产生干扰信号进入雷达接收机，破坏其检测目标和测量目标信息；减小目标的雷达截面积。技术特点：宽频带、大视场、复杂电磁信号环 境；瞬时信号检测、测量和快速、非匹配信号处理。4优点：、简述脉冲压缩雷达的优缺点。
1、通过匹配压缩处理获得高的距离分辨率。
2、脉冲宽度与有效频谱宽度这两个参数可以独立选取，增加了雷达波形设计的灵活性。
3、宽带信号有利于提高系统的抗干扰能力。缺点：
1、存在距离和速度耦合，影响测量。
2、存在距离旁瓣，通过加权处理抑制旁瓣。
3、收发系统比较复杂，在信号产生和处理过程中的任何失真，都将增大旁瓣高度。5信号分选和识别；引导干扰方向；引导武器系、简述测向定位的作用。P51 统攻击；提供告警信息；提供辐射源，方向和位置情报。
三、12、RCS3、UWB；雷达反射截面积；超宽带 4、5、DBF；数字波束形成
6、PDWELINT；脉冲描述字；电子情报侦查
7、STFT；短时傅里叶变换、ESM；电子支援侦查