摘要：高空探测资料信息可有效增强气象预报的可靠性水平，高空探测中需结合L波段雷达对探空气球进行定位，因多种因素的影响，在放球后经常会有低空丢球的情况，因找不到气球需重新放球，使得高空探测资料的使用价值大幅度下降，对高空探测的稳定性产生了影响。基于此，本文结合荣成市成山头气象站高空探测实际，在简要概况L波段高空探测雷达丢球原因的同时，分析了L波段高空探测雷达丢球现象，并给出了针对性强的应对措施，以提升高空探测数据的准确性水平。
关键词：L波段；高空探测；丢球现象；应对措施
引言
我国自主研发且具有国际先进水平的新一代高空气象探测雷达是L波段高空气象探测雷达。主要选用了假单脉冲二次雷达的工作体制，实现了对距离的自动测量和角度的自动跟踪，同时还能对探测数据进行自动处理，其探测精度较高，具有数字化、集成化和自动化特征。因雷达具有高精度性水平，直接导致雷达波瓣和脉冲宽度有限，在信息收集的过程中，经常会有乱码、凹口不整、探空飞点等异常情况，甚至是丢球，不利于高空气象探测工作的顺利开展。
1、L波段高空探测雷达丢球原因
1.1环境因素造成的丢球
高空探测工作中，环境因素造成的丢球主要包括以下几方面：①选择的放球场地同规范要求不符，应保证观测站周围开阔，障碍物对天线的遮挡应在5°以内，观测场半径50m范围内无树木、高大建筑物、架空天线等。②观测场无电磁环境干扰，避免因信号进入接收机，对雷达的正常工作产生影响。③观测场中的金属围栏影响探空仪器工作。
1.2人为原因造成的丢球
①放球之前，主班为准确调整探空仪频率，使得放球后雷达不能跟踪或是可以自动跟踪，但却是旁瓣抓球。②放球时，主班未将天控键调节为自动状况，进而出现丢球。③探空仪频率由较大变化幅度，当班人员未对升空后的探空仪频率进行调整，进而出现丢球或旁瓣抓球。④放球时的频率调节成自动状态，放球完成后的工作频率不稳定而出现跳频，进而产生丢球。⑤未浸泡好电池，放球后与雷达工作要求不符，进而产生丢球。⑥雷达日常维护、标定和检查中未根据雷达规范要求进行。
2、L波段高空探测雷达丢球现象
2.1干扰信号造成的丢球
主信号以外的其他信号称之为干扰信号。干扰信号的出现会影响雷达接收主信号，若有强干扰信号进入到探测雷达系统中，将会淹没主信号中的数据信息，进而影响到信号的正常接收，造成记录失测，甚至是重新施放气球。尤其是雷雨天气等复杂天气出现的过程中，雷电中会有强大的电磁场，进而干扰高空中的探空仪器，会切断跟踪信号与探空信号间的联系，在自动状态下因天线失控而产生丢球。
2.2频率漂移造成的丢球
频率漂移的主要原因是探空仪器性能不稳定造成的，雷达工作的频率范围在1669~1681MHz之间，频率范围较宽，但却不能对频率幅度进行随意调节，探空仪从地面到气球爆炸的位置处，由于高空中的大气层变化温度在120℃以上，进而出现频率偏移。若频率偏移中的幅度过大，频率自动调节功能将会自动失效，雷达、探空仪的工作频率和载波频率始终处于漂移状态，此时就会产生丢球。
2.3过顶丢球现象
实际上，过顶丢球在地面或距离气球升空较短的时间内出现频率较大。在气象探测雷达对目标物气球进行跟踪的过程中，若发现气球在雷达天线正上空且同天线之间有较近的距离时，在仰角活动范围和方位角转速的影响下，探测雷达的自动跟踪能力将会丧失，从机械角度出发也不符合跟踪条件，进而出现丢球。相关实践经验表明，若是气球施放的地点距离雷达天线较近，此时的信号以饱和状态为主，出现丢球的概率较大；若是雷达天线死位，也会引发丢球。
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2.4旁瓣抓球
目标物被主瓣和旁瓣的定向分别称之为真定向、假定向。在旁瓣抓球中，雷达探测距离会有大幅度缩短的情况，将会在一定程度上降低雷达探测系统的能力，还会导致测角出现8°以上的误差。在实际的高空气象探测中，将会有L波段探测雷达天线波瓣宽度不足6°的情况，若是在夜晚、降雨、大雾、低云等能见度条件较差的天气下开展手动抓球，因指挥操作不当很容易出现旁瓣抓球。若在上限范围内是雷达天线仰角活动的区域，而台站低空处以静风天气为主，根据GTS1-2探空仪器的特征，信号状态在此时较弱，极易引发旁瓣抓球。
3、高空探测雷达丢球的应对措施
3.1干扰丢球的应对措施
若丢球是干扰信号造成的，探测人员应将“天控”开关调节为手动状态，为了避免频率对干扰信号进行自动跟踪，应将频率调整到1675MHz左右，之后对天线进行转动，将其调节到丢球之前的仰角和方位角位置，随后调节“天控”开关为自动状态，结合“扇扫”、高度差和测角信号变化规律，对目标物能否顺利找回进行综合判断。为了顺利找回探空气球，应通过手动跟踪方式继续观测，会提升探空气球找回的概率；若是探空气球仍旧没有找到，应反复使用以上方法操作，直到雷达信号可以自动跟踪为止。
3.2频率偏移丢球的应对措施
在频率漂移丢球出现时，应分别将“频率”与“天控”开关设置成手动状态。另外，还要调节雷达工作频率到1673~1675MHz之间，结合丢球前目标物仰角和方位角数据，对雷达天线位置进行调节，将天控开关调节为自动状态，若跟踪定位仍旧异常，应再次调节天控为手动状态，在原来位置基础上适当偏离，也就是对仰角与方位角进行调节，之后调节天控开关为自动状态。以上这些操作可确保雷达对探空仪进行重新跟踪。
3.3过顶丢球的应对措施
对于雷电探测系统来说，其在正常抓球中，接收增益的变化幅度相对较小。若在高空探测中出现过顶球球，应根据之前雷达探测到的仰角和方位角数据，在该区域内通过手动方式来扫描雷达。除此之外，还要对示波器下的四条亮线情况和数据终端增益值变化进行重点关注。若是增益值较小或四条亮线的位置适宜，需调节天控开关为手动，之后打开“雷达扇扫功能”，若是能清楚看到丢球后的目标物与雷达之间的直线距离，可利用反三角函数，根据高度值将仰角值计算出来。若是丢球时间过长或不能计算仰角值，应根据实践经验对仰角值进行估算，并对方位角进行扫描。若是抓球操作失败，应将仰角改动10°左右，之后开始扫描，直到示波器四条亮线在平齐位置处。在抓球成功后，还应对四条亮线的稳定度进行检查，跳跃方式的整齐度。同时还要对雷达高度、估高数据、气压高度的一致性进行判断，若是同上述条件相符，则说明已经成功抓球。
3.4旁瓣抓球的应对措施
若在实际高空气象探测中遇到雷达旁瓣抓球，需要工作人员选中接收控制界面中的“雷达扇扫天线控制”键，结合提前设置好的程序天线开展自动搜索。若是假定向出现，通过搜索天线会自动回到主瓣上，若是天线可以自动回到初始位置，则说明是假定向。将扇扫开始前后的天线仰角与方位角进行比对，若是出现大幅度变化，需对扇扫功能进行重新启动，若是扇扫前后的天线方位角与仰角的变化不明显，则是正定向抓球，若是采取以上操作方法后，还是没有顺利抓球，应使用手动抓球。
参考文献
[1]李新梅.高空探测中低空丢球或重放球的原因及应对措施[J].河南科技,2015(22):86-87.
[2]李云霞,谢金涛.L波段雷达探测中丢球问题的应对办法[J].信息技术,2014,12(23):17.
作者简介
郭磊（1975-），男，汉族，山东省淄博市人，本科学历，工程师，从事高空气象工作。
论文作者:郭磊,孙建楠,张阳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/29
标签：丢球论文; 高空论文; 仰角论文; 频率论文; 天线论文; 信号论文; 方位角论文; 《基层建设》2019年第21期论文;