[發(fā)明專利]高空氣象探測(cè)的北斗探測(cè)單元測(cè)風(fēng)方法及其裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910031919.6
• 申請(qǐng)日: 2009-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN101592741A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高太長(zhǎng);翟東力;趙世軍;孫學(xué)金;吳維;劉波;張北江;印敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍理工大學(xué)氣象學(xué)院
• 主分類號(hào): G01W1/08
• 分類號(hào): G01W1/08;G01S5/02
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 陳建和

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高空氣象探測(cè)方法及其探測(cè)儀器。

背景技術(shù)

無線電探空儀是一種遙測(cè)儀器，它可以將直接感應(yīng)的氣象要素值轉(zhuǎn)換成無線電信號(hào)向地面發(fā)送，地面接收后將信號(hào)收錄、解調(diào)、轉(zhuǎn)換和處理成各高度上溫、壓、濕探測(cè)結(jié)果，與相應(yīng)的定位設(shè)備相配合，可以同時(shí)獲得高空風(fēng)資料。

對(duì)于不同的高空氣象探測(cè)系統(tǒng)，空中風(fēng)探測(cè)的方法有所不同。目前的高空探測(cè)主要有高空氣象探測(cè)雷達(dá)、無線電經(jīng)緯儀、無線電導(dǎo)航、光學(xué)測(cè)風(fēng)經(jīng)緯儀等方法。

目前業(yè)務(wù)使用的測(cè)風(fēng)雷達(dá)和無線電經(jīng)緯儀配套的探空儀上沒有測(cè)距裝置，測(cè)風(fēng)雷達(dá)在工作時(shí)必須發(fā)射大功率電磁波才能由探空儀的回答器得到氣球斜距信號(hào)，應(yīng)用于戰(zhàn)時(shí)軍事氣象保障受到限制，另外測(cè)風(fēng)雷達(dá)的體積龐大，在山地、叢林等復(fù)雜地形和道路狀況下難以實(shí)施作業(yè)，影響戰(zhàn)時(shí)高空探測(cè)資料的獲取。

無線電經(jīng)緯儀探測(cè)無電磁波發(fā)射，可以實(shí)現(xiàn)電磁隱蔽，探測(cè)時(shí)通過測(cè)定氣球的方位角和仰角確定其空中位置，但其測(cè)風(fēng)精度在常規(guī)探測(cè)方法中是最差的，特別是在高度25000m以上、低仰角(10°以下)時(shí)，測(cè)風(fēng)精度將遠(yuǎn)低于具有測(cè)距體制的測(cè)風(fēng)雷達(dá)，一般仰角低于6°時(shí)的探空資料已無法使用。

GPS測(cè)風(fēng)單元通常包括GPS上升和下投探測(cè)單元。我國(guó)近年來引進(jìn)了芬蘭VAISALA公司的GPS高空探測(cè)系統(tǒng)，還自行研制開發(fā)了GPS高空氣象探測(cè)系統(tǒng)、下投式GPS探空儀等。GPS高空氣象探測(cè)系統(tǒng)具有電磁隱蔽性能好、測(cè)風(fēng)精度高、探測(cè)系統(tǒng)體積小，地面設(shè)備簡(jiǎn)單，具有非常優(yōu)越的性能；但我國(guó)對(duì)GPS沒有自主權(quán)，無法保證其可靠性和安全性。探空儀實(shí)時(shí)高程數(shù)據(jù)的解算不是由探空儀獨(dú)立完成的。

利用星基導(dǎo)航測(cè)風(fēng)必須獨(dú)立定位功能，目前我國(guó)北斗星基導(dǎo)航系統(tǒng)是靠雙星定位和地理高程確定位置的，離開地面后無法確定位置，無法用于空中風(fēng)探測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是：針對(duì)上述探測(cè)體制存在的問題和弱點(diǎn)，本發(fā)明提供一種新型的依托北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的測(cè)風(fēng)單元和相應(yīng)的測(cè)風(fēng)方法，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)條件下電磁靜默、確保可靠性和安全性、便攜使用的、能達(dá)到高空風(fēng)探測(cè)精度要求的一種測(cè)量單元和方法。

一種高空氣象探測(cè)北斗測(cè)風(fēng)方法：由北斗信號(hào)接收天線和接收機(jī)接收北斗衛(wèi)星信號(hào)，并將該信號(hào)輸入信號(hào)放大器；信號(hào)放大器將北斗衛(wèi)星信號(hào)放大，后送給相關(guān)器，獲取北斗衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)從北斗衛(wèi)星到北斗信號(hào)接收天線和接收機(jī)的延遲時(shí)間，由北斗測(cè)風(fēng)單元直接進(jìn)行高程計(jì)算，在北斗探空儀中利用實(shí)時(shí)探測(cè)得到的溫度、濕度、氣壓和注入的初始高程聯(lián)合解算得到北斗測(cè)風(fēng)單元實(shí)時(shí)的位勢(shì)高度，然后轉(zhuǎn)化為高度，以此來實(shí)現(xiàn)探空儀實(shí)時(shí)高程的解算；結(jié)合空中實(shí)時(shí)溫、壓、濕計(jì)算得到的高程實(shí)現(xiàn)探空儀北斗接收機(jī)的定位信息，其定位信息送入單片機(jī)，相關(guān)器與單片機(jī)之間由數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線電連接，相關(guān)器也向信號(hào)放大器輸送取樣時(shí)鐘信號(hào)；單片機(jī)對(duì)相關(guān)器進(jìn)行初始化，并采集相關(guān)器輸入的測(cè)量數(shù)據(jù)；將測(cè)量數(shù)據(jù)通過相關(guān)器的串行通信口或其它串行通信口、并由無線通訊方式傳至地面計(jì)算機(jī)，得到北斗測(cè)風(fēng)單元在空間的位置和風(fēng)速。地面計(jì)算機(jī)結(jié)合北斗信息基站進(jìn)行定位處理，得到北斗測(cè)風(fēng)探測(cè)儀在空間的位置和風(fēng)速。

北斗探空儀中用于計(jì)算高度的：

Hp2p1=18410.01273.15+t273.15lgp2p1(1+0.378e‾p‾)]]>

式中p₁氣壓層到p₂氣壓層間的厚度(gpm)；

t-氣壓層間的平均氣溫(℃)；