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电子工程学院:鼎新雷达测试与仿真领域 护航“大国重器”高质量发展

来源:电子工程学院(大气探测学院) 作者:张福贵  日期:2023-01-12  审核:新闻中心  点击:

电子工程学院(大气探测学院)是我国高校中培养大气探测人才历史最悠久的学院,历史可追溯至上世纪50年代,伴随着英国威廉希尔唯一官网的不断发展而成长,见证了学校的光辉历程,也为我们国家的气象事业尤其是大气探测技术的发展做出了重要贡献。

图1英国威廉希尔唯一官网发展历程

学院气象雷达专业创建于1973年,并于1978年首次获批为气象雷达本科专业,历经近四十年潜心建设、蓬勃发展,向国家气象事业输送了大批气象雷达领域专业人才。在专业建设初期,学院天气雷达实验室就拥有两部711测雨雷达、一部713测雨雷达和一部701测风雷达,这些雷达在学校的科研、教学与实践中发挥了巨大作用。

图2学院大气探测博物馆门前陈列701雷达(左),1952年师生测风讲授留影(右)

天气雷达是提供局地突发性气象灾害与强对流天气监测、预报、预警服务的最有效手段之一,被誉为气象防灾减灾中的“大国重器”。相比国外,我国新一代天气雷达布网起步较晚,传统的天气雷达测试技术落后,雷达测试、故障诊断与仿真技术研究更加滞后。21世纪初,为满足我国天气雷达发展的迫切需求,充分发挥天气雷达在气象防灾减灾中重要作用,学院气象雷达团队锚定科学前沿,勇担重任、砥砺自强,在雷达测试与仿真领域深耕多年,填补了国内外空白。


以“研”为先

学院在2000年初便筹备组建了以天气雷达测试、故障诊断与仿真技术为研究方向的科研团队。2009年团队获批国家公益性行业(气象)科研专项"新一代天气雷达测试与故障检测技术研究"(GYHY200906040)。2010-2015年期间,科研团队紧紧围绕雷达测试与故障诊断检测课题科技攻关,于2012年研制出国内第一台天气雷达测试与故障检测平台样机。平台的便携式测试系统配备了满足雷达测试时需要的常用仪表,通过内嵌软件以及通过专家知识库、故障树、开放式诊断流程等设计方(算)法引导用户解决雷达的常规测试、性能检测及快速故障排查,从根本上解决了在我国天气雷达系统在测试和故障诊断方面的业务难题。

图3早期团队骨干成员(左)天气雷达测试与故障检测平台结构(右)

2016年我院天气雷达系统测试、故障诊断与仿真科研团队研发的国家级天气雷达仿真平台获得中国气象局气象探测中心立项,实现了天气雷达系统硬件组件库建模、雷达系统性能评估仿真、雷达算法分析评估以及故障仿真与再现等功能,并连续3年成为气象雷达发展专项规划( 2017-2020年)支持的重要科研项目,为天气雷达数据高质量发展奠定了坚实的基础。

图4国家级天气雷达仿真平台


以“用”为要

研发团队从2015年开始,在湖北、云南、甘肃、青海四省开展了为期两年多的雷达系统测试与故障诊断平台试运行应用;2016年,研发团队创新性地开展了适合台站级、区域(省)级的新一代天气雷达(CINRAD)系统测试与故障诊断平台的构建和技术研究,优化了平台的敏捷性和智能性,大大缩短了支撑天气雷达保障测试的时效,并成功将该项目成果推广到部分省级气象局实际业务应用系统中;2019年,中国气象局对天气雷达系统测试与故障诊断平台定型,并将相关技术成果列入了中国气象局《2019年度省级观测装备与保障技术成果目录》,从此,平台进入了全面业务化推广应用阶段,成果转化及推广效果相当显著,团队研发的各类标准输出控制器如雨后春笋般涌现。团队在天气雷达建模与仿真技术方面的研究也得到不断深化,解决了国内多型号天气雷达数据质量长期面临无法评估的“盲区”,国家级天气雷达仿真平台不断崭露头角,成为了中国气象局雷达数据质量评估的利器。学院注重科研成果反哺教学,开展科教融合工作,团队教师们不断地将测试、故障诊断、仿真技术融入教学内容,同步更新了气象雷达实验和实习实训内容,形成了虚实结合的气象雷达教学体系。“虚”上,建成了全省首批省级虚拟仿真实验教学项目——《天气雷达参数综合测试》项目;“实”上,建成C波段气象雷达硬件教学平台一套。《气象雷达原理与系统》课程也在2021年获评为四川省省级一流课程。

图5天气雷达测试、仿真教学平台


成果丰硕

一路走来,汗水与荣耀并行。学院在相关领域科研教学上得到国家及行业领域的认可和肯定。师资团队上,2010年大气探测技术教学团队荣获“国家级教学团队”称号;2020年气象雷达系统教学团队荣获“全国气象教学团队”称号。

图6国家级教学团队

在雷达测试与故障诊断技术方面,先后获得了中国气象学会气象科学技术进步二等奖(2016年)、四川省科学技术进步奖三等奖(2016年)、中国第二届军民两用技术创新应用大赛优胜奖(2017年)、中国气象服务协会优秀气象产品奖(2018年)等多项国、省、部级奖励。“天气雷达测试保障与系统仿真技术研究”科研成果在中国气象局2022年度“十三五”以来气象科技成果评价中获得“良好”等级评价,“国家级气象雷达仿真平台”获2022年度中国气象服务协会科学技术奖科技创新奖二等奖。”电子工程学院(大气探测学院)鼎新雷达测试与仿真领域,不断护航“大国重器”高质量发展。

图7科研获奖及“十三五”代表性成果评价


展望未来  奋楫笃行  扬帆逐梦

在“列装一代、研制一代、探索一代”(《气象观测技术发展引领计划(2020-2035年)》)的发展思路下,2023年我国气象雷达业务将全面进入高质量发展阶段,学院将以领军大气探测为目标,以气象高质量发展需求为导向,以机理预研和业务应用双向驱动为抓手,不断创新、匠心创造,服务祖国和人民,为气象高质量发展贡献力量!

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