[发明专利]一种双模复合型火箭探空仪

说明书

本发明公开了一种双模复合型火箭探空仪，采用雷达与卫星导航两种定位技术，卫星导航采集的数据，克服了气象雷达测量体制测量角度和斜距准确度不足的问题，能显著提升探测数据的准确性；而导航卫星测量体制的火箭探空仪性能不稳定、定位易失锁，收星情况受天气影响较大的缺点又通过气象雷达的跟踪定位得到弥补，能够大幅提高整个探测系统的可靠性；采用雷达与导航两种定位技术，获取的定位数据相互补充、相互验证，提高了探测数据的计算精度、增加了探测数据的可信度。

技术领域

本发明涉及仪器仪表技术领域，具体涉及一种火箭探空仪。

背景技术

探空仪是由传感器、转换控制器及无线电发射机组成的测定自由大气温、压、湿等气象要素的仪器。按照探测高度划分，主要分低空探测和高空探测两类。

低空探测主要用于获取0～20km空间的大气要素，高空探测主要用于获取20km～65km空间的大气要素。低空探测主要采用氦气球将探空仪运输至20km左右的高空，在上升段将探空数据通过无线电传输至地面气象雷达，或者采用飞机抛投，用飞机将带降落伞的探空仪运输至20km左右的高空投放，在下降段将探空数据通过无线电传输至气象雷达。

高空探测采用小型固体动力运载火箭将探空仪运送至70km左右的高空并释放，通过降落伞缓降，在下降段将各类传感器探测到的数据传输给气象雷达。风速、风向参数通过气象雷达定位跟踪探空仪进行测量；温度、气压、大气密度等数据由探空仪的传感器测量并计算。目前，主要使用的有基于气象雷达体制测量的雷达探空仪和基于卫星导航测量体制的GPS探空仪。

气象雷达体制采用圆锥扫描方式跟踪火箭探空仪实现角度测量，由于本身机理的限制，要实现稳定的动态跟踪测量，圆锥角不可能设计的很小，扫描频率受技术限制不可能设计过高，导致角度测量存在误差。气象雷达体制采用雷达与火箭探空仪超再生发射机的应答方法实现斜距测量，由于超再生发射机本身工作在临界振荡状态，容易受到外部环境的影响，在执行高空气象探测任务时，容易产生多“凹口”(凹口是应答器收到雷达发射机的询问后,其自身的振荡功率在瞬间所发生的跌落，即应答信号)，使得雷达测距不准或无法测距，加之测距时需要进行多次“询问-应答”，该过程需要一定的时间窗口，两个信号的同步性不好也会引入测量误差，导致测距数据存在较大的偏差，从而影响风速、风向及大气密度等参数的解算精度。

卫星导航测量体制采用卫星导航实现探空仪位置和速度的测量。其最大的优势是位置、速度的测量结果准确度高，能够满足大气要素数据解算的准确性要求。但从目前的应用情况来看，由于不能保证下降段全程GPS天线均朝天，导航卫星的信号在下降段存在短暂失锁的情况，且采用P波段的全向接收天线，部分角度增益低，导致数据获取不完整，收星情况受天气等外部因素影响较大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种双模复合型火箭探空仪，采用雷达与卫星导航两种定位技术，获取的定位数据相互补充、相互验证，提高了探测数据的计算精度、增加了探测数据的可信度。

本发明的具体实施方案如下：

一种双模复合型火箭探空仪，该火箭探空仪包括气象传感器、导航卫星接收模块、转换控制器及超再生发射机，外围设备为地面气象雷达；

所述气象传感器将采集到的气象信号传输给转换控制器转换；

所述导航卫星接收模块将测量数据传输给转换控制器；

所述转换控制器将接收到的气象信号及测量数据处理后，传输给超再生发射机；

所述超再生发射机与地面气象雷达通过询问-应答机制实现对探空仪位置的测量，并获得探空仪相应位置的气象参数。

进一步地，所述气象传感器将采集到的气象信号经对应信号调理电路变换后传输给转换控制器，由转换控制器转换得到设定采样周期的测量数据。

有益效果：