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GPS探空仪

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  • GPS探空仪作为一种新型的探测手段,具有全球覆盖、费用低廉、探测精度高、垂直分辨率高等特点,越来越被气象、水利、民航等业务部门广泛地应用,具有巨大的市场需求。
GPS探空仪

GPS探空仪的工作原理

  • GPS探空仪的通信系统设计就是将GPS探空仪实时探测的温度、湿度、压力和GPS定位数据经过编码和数字调制,经功率放大器放大为数字射频信号后从空中传回接收机,接收机对收到的信号进行解调和解码处理后再传送至计算机进行数据处理。

GPS探空仪的应用领域

  • GPS探空仪最典型的应用是车船定位。还可以推广到军队、警务、运动、旅游、老幼监护、大型工程、地震、环保、渔业、交通、动物保护、探险、追踪等遥测导航、遥测定位的领域。

GPS探空仪的发展趋势

  • GPS是一种新兴的全球定位技术,它具有定位精度高、使用方便的特点。采用GPS技术实现气象探空,能够大大提高气象探空的准确性,降低地面接收系统的成本,提高气象探空系统的自动化程度。国际上一些先进国家已将该GPS技术应用到气象探空和高空测风当中,国内一些研究单位也相继开展了相关技术的研究。中国电子科技集团公司第20研究所依托卫星导航方面雄厚的技术实力,成功研制了GPS气象探空系统。

GPS探空仪的工程实现

  • 1、采用定位数据数字转发方案

    20所在射频转发方面有着丰富的工程经验,这项技术也经常使用在科研试验和一些军 ·民用系统中。在GPS气象探空系统研制过程中,经过反复试验和气球放飞测试,发现存在以下几个问题:

    (1)射频转发的载频是气象专用频率400MHz,该频段无线电干扰严重,无法避免。而GPS射频信号需要连续转发,只要地面接收的信号有中断,就影响到定位解算。

    (2)对球载设备和地面接收头的频率稳定度要求过高,加大成本等。

    2、发射功率的确定

    根据气象探空的要求,气球要上升36kin,发射机与接收机之间直线距离最大可能有200 km,通信频率为f=400M~ ,转发射频信号采用ASK调制,地面接受设备的接受灵敏度为一114 dBm。

    电波在自由空间的传播损耗上由下面公式计算:

    上(dB)=32.44+201ogd(km)+201og/(MHz)=13 1 dB球载发射天线增益G=0dB,地面接收天线增益G,=14dB,假设大气、多路径、气球姿态等带来的损耗b=20dB。发射功率:

    -- 131+2O一14—114=23(dBmW)-200roW考虑到其他不确定因素,最终确定球载设备发射功率300mW。

    3、编码

    在研制过程中发现:400MHz的频率干扰非常严重,球载设备空中姿态变化带来的信道快衰落对传输效果影响较大,为了降低误码率并保证球地通信的可靠性,采用了(7’4)汉明码和必要的容错编码。数据包括位置、高度、速度、时间、方向。通过实地放飞试验表明,间隔1rain发送一次,通信的正确率达到了100%。

    4、实地放飞测试结果

    2005年4月,在西安气象台观测站、泾河观象台、杨凌西北农林大学,与西安气象台高空探测站的技术人员一起进行了4次实地放飞测试,气球采用我国气象部门专用的300号750g橡胶气球。

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