С момента появления метеорологических приложений для радаров после Второй мировой войны инженеры и операторы исторически столкнулись с рядом серьезных проблем. От точности обработки данных до обслуживания и долговечности радаров - необходимость в улучшении подавления помех, автоматизированной калибровке, обслуживании и удаленном мониторинге была очевидна. Эти моменты особенно важны, когда один или несколько радаров используются в качестве первичной точки сбора данных для интегрированной метеорологической сети.
Ключевой задачей при разработке метеорологического радара серии Baron Gen3 было решение этих проблем. При этом инженеры Baron внедрили новые методики и технологии, обеспечивающие точность гидрометеорологического обнаружения при максимально возможном времени работы и сокращении трудозатрат.
Автоматизированная калибровка
Правильно откалиброванный радар необходим для успешной работы метеорологических организаций. Не откалиброванный или плохо откалиброванный радар генерирует ухудшенные базовые данные, ограничивая их полезность и способствуя ошибочным прогнозам погоды. Когда крупные штормы отслеживаются по сети радаров, сочетание данных, требуемых от нескольких радаров, делает крайне важным, чтобы вся сеть была откалибрована по общеизвестному стандарту. Кроме того, поскольку базовые данные используются для создания продуктов для оценки осадков, обнаружения града и различения дождя и снега, значительные ошибки в полученных продуктах могут быть вызваны небольшими ошибками в базовых данных.
Группа радиолокационных метеорологов и инженеров компании Baron ранее разработала инновационную процедуру калибровки для общенациональной модернизации двухполяризационной системы NEXRAD для Национальной метеорологической службы США, Федерального управления гражданской авиации и Министерства обороны, проводя калибровку в течение примерно шестисекундного периода прослеживания антенны после завершения объемного сканирования. Для серии Gen3 эта процедура была адаптирована и усовершенствована, чтобы обеспечить непрерывную автоматическую калибровку ZDR в каждом бине.
Ранее калибровка радарных систем проводилась только один или два раза в год. Персоналу на объекте приходилось ждать ясных, без осадков дней, когда можно было прекратить наблюдение за погодой и переориентировать антенну на азимутальный угол.
ZDR, часто называемый дифференциальной отражательной способностью, является основой для этих калибровок. Выбор ZDR был обусловлен его важностью для расчета классификации гидрометеоров. После того как основополагающие моменты двухполюсника были откалиброваны с точностью до .1 дБ, было обнаружено, что все остальные продукты данных последуют за ними, получая выгоду от улучшений.
Технология калибровки нового поколения решает несколько эксплуатационных задач: во-первых, исключается взаимодействие с человеком, исключаются ошибки калибровки, обеспечивается надежная калибровка в масштабах всей сети. Калибровку можно проводить в любую погоду; новая технология учитывает дождь и другие вредные воздействия (например, швы, птичий помет и естественный износ) на радиокупол и не требует солнечных измерений. Кроме того, не требуются аппаратные измерения, что снижает потребность в оборудовании и вероятность ошибки.
Подавление беспорядка
Помехи, вызванные рельефом местности, влажностью, зданиями и даже миграцией птиц и насекомых, могут нанести ущерб точному отображению радара и, в свою очередь, продуктам с добавленной стоимостью, генерируемым радаром. В конце 2000-х годов Институт мезомасштабных метеорологических исследований (CIMMS) Университета Оклахомы разработал первоначальную реализацию метода фильтрациибеспорядкаCLEAN-AP™(Clutter Environment ANalysisusing Adaptive Processing). Компания Baron сотрудничает с OU, лицензируя CLEAN-AP™ для эксклюзивного использования в своих радарных системах.
Преимущества CLEAN-AP по сравнению с более старыми фильтрами наземных помех включают:
- CLEAN-AP™ выполняет автоматическое обнаружение и подавление беспорядка без ручного вмешательства.
- Необходимость в картах загромождений отпадает благодаря возможности CLEAN-AP™ обнаруживать загромождения в реальном времени.
- CLEAN-AP™ использует адаптивную оконную обработку данных, которая позволяет достичь оптимального компромисса между подавлением помех и качеством данных.
- CLEAN-AP™ - это интегрированный процесс, обеспечивающий единый алгоритм для обнаружения и фильтрации наземных помех на основе каждого бина.
Уникальная способность CLEAN-AP™ к фильтрации помех имеет огромное значение при использовании в составе интегрированной сети. Значительное повышение точности базовых данных дает преимущества всей системе, от сбора и интеграции данных до моделей прогнозирования, что в конечном итоге приводит к повышению эффективности прогнозов и оповещений для населения.
Удаленный мониторинг и обслуживание
Каждая метеорологическая организация имеет дело с постоянным балансом технических требований, соотнесенных с относительной нехваткой персонала и финансовых ресурсов. Встроенное тестовое оборудование (BITE) радаров серии Gen3 непрерывно контролирует состояние системы. Оцениваются такие параметры, как температура жизненно важных систем, напряжения и токи питания, положение переключателей волноводов, работа передатчика, состояние калибровки и многое другое.
Если диагностика обнаруживает неполадки, операторы автоматически получают уведомление по электронной почте, а система контролирует интерфейс. Такая возможность позволяет устранить любые проблемы до того, как система выйдет из строя. Кроме того, компоненты системы легче заменить благодаря модульной архитектуре системы, присущей радару Baron Gen3. В результате пользователи получают более продуктивное время работы, меньшее количество персонала и более высокую точность во всей своей сети метеорологического обнаружения.
Модульная конструкция позволяет пользователям быстро модернизировать или заменять компоненты по мере необходимости. Максимальная общность между системами означает, что пользователи могут хранить запасные части на складе всей сети, что позволяет ускорить замену компонентов и снизить затраты.
Непревзойденная поддержка
Системы Baron Gen3 в настоящее время активно используются по всему миру в стационарных, переносных и мобильных конструкциях. Доступны конфигурации для C-, X-, S- и высокочастотного S-диапазонов. Это подчеркивает необходимость в превосходной поддержке. Компания Baron имеет всемирный центр поддержки, укомплектованный 24/7/365 дипломированными метеорологами, разбирающимися в радиолокации и погоде, что обеспечивает клиентам Baron беспрецедентную поддержку. Эта же команда может контролировать диагностику BITE 24/7/365, обеспечивая поддержку в качестве полноценного операционного центра радара (ROC), предоставляя клиентам душевное спокойствие и максимальную отдачу от инвестиций в полевых условиях.
В результате одной из первых установок Gen3, выполненной для коммерческой организации в США, высокочастотная система S-диапазона успешно обнаружила внешнюю границу урагана "Мэтью". В то же время ураган находился далеко от берега, что позволило получить чрезвычайно точные измерения с высоким разрешением, как только ураган приблизился к месту расположения радара. Эта задача была решена в течение нескольких часов после установки радара, а ее завершение было ускорено, так как прогнозировался путь урагана до выхода на сушу.
