探空儀由氦氣球或氫氣球搭載以5～6 m/s上升速度進(jìn)入高空,探空儀攜帶溫度傳感器、氣壓傳感器、濕度傳感器、GPS定位模塊、無(wú)線通信模塊等測(cè)量不同高度上的溫度、氣壓、濕度等大氣物理參數(shù),并通過(guò)內(nèi)置無(wú)線傳輸單元將測(cè)量到的數(shù)據(jù)傳輸至地面工作站,為天氣預(yù)報(bào)、氣候分析、氣象研究等領(lǐng)域提供基本的大氣狀態(tài)信息。GPS全球?qū)Ш叫l(wèi)星定位系統(tǒng)被美國(guó)軍方掌握,如果把我國(guó)高空氣象探測(cè)業(yè)務(wù)建立在美國(guó)的GPS定位系統(tǒng)上,國(guó)家安全就會(huì)令人憂心。探空溫度傳感器在測(cè)量溫度時(shí),容易受到太陽(yáng)輻射的影響而產(chǎn)生太陽(yáng)輻射誤差,太陽(yáng)輻射誤差值有時(shí)甚至超過(guò)3℃,嚴(yán)重制約了探空溫度測(cè)溫精度的提高。本文提出并設(shè)計(jì)了一款基于國(guó)產(chǎn)北斗芯片的北斗探空儀,既可打破GPS在該領(lǐng)域的壟斷地位,保證國(guó)家安全,又可節(jié)省引進(jìn)該類設(shè)備所需的龐大開(kāi)支。針對(duì)太陽(yáng)輻射影響探空溫度傳感器測(cè)量精度的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種基于24位∑-ΔADC高精度溫度測(cè)量的電路。搭建了太陽(yáng)輻射模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并在高低溫低氣壓實(shí)驗(yàn)箱中進(jìn)行實(shí)驗(yàn),提出一種利用Levenberg-Marquardt(L-M)算法擬合出太陽(yáng)輻射誤差修正方程的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該探空溫度傳感器及其算法將溫度傳感器的均方根誤差從0.88 ℃降低至0.28 ℃,提高了探空溫度傳感器的測(cè)量精度,在高空氣象探測(cè)領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用潛力。
【學(xué)位單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH765.1
【部分圖文】：

Ｙ逡逑ｈ＾ｈ逡逑圖１．２地面接收及顯示系統(tǒng)逡逑１．３國(guó)內(nèi)外研宄現(xiàn)狀逡逑探空儀起源于２０世紀(jì)３０年代，１９３１年１２月，芬蘭Ｖａｉｓａｌａ教授發(fā)明了第１個(gè)機(jī)電逡逑式探空儀，在接下來(lái)的５０年里，又生產(chǎn)了邋ＲＳ８０探空儀，與機(jī)電式探空儀不同的是，逡逑ＲＳ８０是模擬電子探空儀，性能更加先進(jìn)。ＲＳ９２無(wú)線探空儀的出現(xiàn)標(biāo)志著探空儀系統(tǒng)的逡逑全部數(shù)字化，也是Ｖａｉｓａｌａ無(wú)線電探空技術(shù)發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。芬蘭Ｖａｉｓａｌａ邋ＲＳ９２型探空儀如逡逑圖１．３所示。逡逑圖１．３芬蘭Ｖａｉｓａｌａ邋ＲＳ９２型探空儀逡逑全球定位系統(tǒng)（ＧＰＳ）的出現(xiàn)和快速發(fā)展，為高空氣象探測(cè)業(yè)務(wù)注入了新鮮血液的逡逑同時(shí)也帶來(lái)了生機(jī)。ＧＰＳ探空儀相比于傳統(tǒng)無(wú)線電探空儀具有以下優(yōu)點(diǎn)：使用了航天技逡逑術(shù)；采用了穩(wěn)定度更高的時(shí)鐘系統(tǒng)；使用擴(kuò)展頻譜技術(shù)；使用新技術(shù)，提高了導(dǎo)航精度；逡逑相比雷達(dá)探空系統(tǒng)，ＧＰＳ探空系統(tǒng)自動(dòng)化程度大大提高，地面系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。Ｖａｉｓａｌａ逡逑公司成功地將ＧＰＳ技術(shù)應(yīng)用到高空氣象探測(cè)業(yè)務(wù)上

ＲＳ８０是模擬電子探空儀，性能更加先進(jìn)。ＲＳ９２無(wú)線探空儀的出現(xiàn)標(biāo)志著探空儀系統(tǒng)的逡逑全部數(shù)字化，也是Ｖａｉｓａｌａ無(wú)線電探空技術(shù)發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。芬蘭Ｖａｉｓａｌａ邋ＲＳ９２型探空儀如逡逑圖１．３所示。逡逑圖１．３芬蘭Ｖａｉｓａｌａ邋ＲＳ９２型探空儀逡逑全球定位系統(tǒng)（ＧＰＳ）的出現(xiàn)和快速發(fā)展，為高空氣象探測(cè)業(yè)務(wù)注入了新鮮血液的逡逑同時(shí)也帶來(lái)了生機(jī)。ＧＰＳ探空儀相比于傳統(tǒng)無(wú)線電探空儀具有以下優(yōu)點(diǎn)：使用了航天技逡逑術(shù)；采用了穩(wěn)定度更高的時(shí)鐘系統(tǒng)；使用擴(kuò)展頻譜技術(shù)；使用新技術(shù)，提高了導(dǎo)航精度；逡逑相比雷達(dá)探空系統(tǒng)，ＧＰＳ探空系統(tǒng)自動(dòng)化程度大大提高，地面系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。Ｖａｉｓａｌａ逡逑公司成功地將ＧＰＳ技術(shù)應(yīng)用到高空氣象探測(cè)業(yè)務(wù)上，目前，全球大約６７％的ＧＰＳ探空逡逑儀都是由Ｖａｉｓａｌａ公司生產(chǎn)的［１５］。逡逑除了芬蘭Ｖａｉｓａｌａ公司生產(chǎn)的ＲＳ９２探空儀，代表全球最新的探空儀還有日本Ｍｅｉｓｅｉ逡逑Ｅｌｅｃｔｒｉｃ邋ＣｏNｔｄ公式生產(chǎn)的ＲＳ－０１Ｇ探空儀、美國(guó)Ｓｉｐｐｉｃａｎ邋Ｉｎｃ公司生產(chǎn)的ＭＡＲＫＩＩ邋Ａ逡逑探空儀、瑞士邋Ｍｅｔｅｏｌａｂｏｒ邋ＡＧ公司生產(chǎn)的ＳＲＳＣ３４型探空儀、法國(guó)Ｍｉｄｅｍ公司生產(chǎn)的逡逑３逡逑

國(guó)氣象局關(guān)于發(fā)展現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)的意見(jiàn)》中表明，爭(zhēng)取在２００９到２０１０年篩選出國(guó)產(chǎn)逡逑ＧＰＳ探空儀系統(tǒng)。從２００８年開(kāi)始，中國(guó)氣象局就開(kāi)始著手聯(lián)合國(guó)內(nèi)生產(chǎn)探空儀的廠家逡逑進(jìn)行探空儀系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和研發(fā)工作，其中以國(guó)產(chǎn)ＧＴＳＩ為代表，國(guó)產(chǎn)ＧＴＳＩ如圖１．４所示。逡逑和芬蘭ＶａｉｓａｌａＲＳ９２型探空系統(tǒng)比較發(fā)現(xiàn)，國(guó)產(chǎn)ＧＰＳ探空儀除了由于技術(shù)和工藝水平導(dǎo)逡逑致的相對(duì)濕度準(zhǔn)確性有差距外，在ＧＰＳ定位相關(guān)的經(jīng)緯度、位勢(shì)高度、風(fēng)速風(fēng)向和氣逡逑壓等氣象要素和芬蘭ＶａｉＳａｌａＲＳ９２型探空儀系統(tǒng)相當(dāng)，接近并達(dá)到了較高的水準(zhǔn)。同時(shí)逡逑資料數(shù)據(jù)表明，國(guó)產(chǎn)ＧＰＳ探空儀系統(tǒng)在消除太陽(yáng)輻射誤差仍與國(guó)際先進(jìn)的探空儀生產(chǎn)逡逑廠家有一定的水平差距［１６］。逡逑１望｜v渲咤義賢跡保垂牽裕櫻碧嬌找清義希保唇檔吞舴潿暈露卻釁饔跋斕拇撤椒ㄥ義顯詬嚦掌筇講饈保懵對(duì)詿篤械奶嬌瘴露卻釁魘艿教粽丈�，当太阳辐射照辶x仙淶教嬌瘴露卻釁韉謀礱媸保嬌瘴露卻釁魍ü湮盞姆絞絞固嬌瘴露卻釁麇義系奈露壬擼⑶藝飧鑫律釉諤嬌瘴露卻釁魎獾謎媸蕩篤露壬�，震q拖嗟卞義嫌詬嬌瘴露卻釁髦苯蛹尤

本文編號(hào)：2817743