基于GPS的GTS1型探空儀測風技術分析

摘 要:GPS是廣泛應用于航空、交通、農業等等行業，其不僅具有高精度航空導向功能和精準確定位置功能;基于GPS系統的無源的無線電的搜索測風探測儀器(GTS1型探空儀)，精巧的模樣、利于捷帶，具有超強隱蔽性，機械性能靈動性，穩定性能的可靠性，從工作技術實踐出發，分析探討其測風技術的應用流程、要領與價值經驗。

關鍵詞:GPS GTS1型探空儀 高空氣象測風技術

中圖分類號:P412文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(a)-0101-01

1 GPS系統簡析

GPS系統是美國一項用于高空氣象測風技術系統，它具有高精度航空導向的功能和精確定位的功能。其具有24小時不間斷預測跟蹤，覆蓋全球的高精度超強航空導向的功能;并具精確定位功能，精確度達到厘米級，其應用于航空飛機、船舶、汽車定位導航，如飛機起降引導和遠行船舶引航入港等等，還可在交通方面，主要為物流配送等行業進行系統的調度管理等，其次GPS也有在農業方面的應用，如目前一些國家把GPS運用到農耕勞作以確定目標點的基準數據。根據獲取的準確數據適量地給農田施肥噴撒藥。降低成本，達到高產穩產的目地。總之GPS在現代生產生活領域應用十分廣泛，在氣象探測領域，其亦有較為廣泛的應用，本文將探討基于GPS的GTS1型探空儀測風技術。

2 國內常用探空儀測風技術分析

我國探空儀測風技術與發達國家相比較落后，59-701探測系統和L波段二次測風雷達系統目前趨于淘汰位置。就L波段二次測風雷達測風精度比59-701系統略高，由于機械性能落后且一臺機器設備價格不菲。故也發展緩慢。國內現有探空儀測風技術系統結合先進的GPS測風技術自主設計出功能更強、性能更穩、造價便宜、高空探空儀測風儀器。

目前常用測風方法有:光學經緯儀、無線電經緯儀、測風雷達等是國內最常見的測風方法。

(1)光學經緯儀測風是一種靠人的肉眼通過專業的望遠鏡觀測升空的氫氣氣球的運行軌跡的風向測定方法，因此精準性小，且對觀測度要求高。

(2)無線電經緯儀是完全的靠自動化控制的儀器，由于它是有源的無線電的搜索測風探測儀器，比較弱的隱蔽性能。精確度的水平不理想。國內目前對這兩落后的測風方式給予否定或停止使用。而國內現在普遍使用的是雷達測風，目前在國內雷達測風中的較為先進的是L波段二次測風，它具有的優點是精度較高的測風功能，由于它是有源的又是主動式的搜索測風探測儀器，容易受干擾的性能，造價上的花費大，又加設備的體積大，維修的難度大，機械性能也不算高。因此難以推廣。

3 基于GPS的GTS1型探空儀測風技術分析

3.1 GTS1型探空儀基本技術原理

雷達系統首先向探空儀發出定時性的詢問的信號，探空儀要在接收到雷達系統發出的詢問的信號后立即發出應答的信號，一問一答求算出探空儀與雷達之間的距離。雷達再進一步的跟蹤求得的探空儀與雷達之間的相對的角度的數據進而推算的風向、風速。不同高度的氫氣氣球在運動的速度和運動的方向即風速和風向。探空儀升空時把GPS的接收機帶上一起隨行，接著GPS的接收機接收到的衛星發送出的信號繼而它的全方位坐標值和時間求出，推算出在不同高度的氫氣氣球的運動的速度和運動的方向。把我們所能夠得到的最完整的坐標值直接轉換成為目前的雷達系統所使用的斜距的數值、方位角俯仰角的數值，隨后再輸送現有的L波段二次測風雷達測風系統。

3.2 GPS技術的結合應用

為了使用先進的GPS測風功能，改進現有的GTS1型探空儀，加裝塊電路板接收和轉發GPS數據。它的主要功能是配合L波段雷達二次測風雷達系統，通過氫氣氣球把儀器升空的過程，利用定時的準確的發、接信息的功能，GPS的接收機接收到的衛星發送出的信號繼而將它的全方位的坐標值的數值的和它時間值的數值求出，在不同高度的氫氣氣球的運動速度的數據信息和運動時的方向的數據信息得出，即它的風速以及風向。當升空后的GTS1型探空系統傳感器測得的數據通過GPS碼的發射傳導到電路上，再向地面進行定時的發送，抓住時間的空隙插入GPS的接收機解算出的與測風相關的位置的數值與時間數據，為了使成本的最小化，減少機械的耗費，使用已有的發射機與接收機。就如同上述所講，把我們獲得的坐標值進行轉換，構成目前我們使用的雷達系統得出的包括斜距的數值以及方位角俯仰角的數值，再通過輸送到現有的L波段二次測風雷達測風系統，使它們成為結合統一的一項技術。

3.3 技術實踐問題分析

在使用基于GPS的GTS1型探空儀，高空測風實踐過程中，會遇到一些技術和測量障礙方面的問題，為此分析這些問題和應對經驗，供探討。如在基本的測風實踐上，所需要的濕度達不到要求;儀器的數據在使用的時侯會突然出現失靈的狀況等等。我們便可以這樣來進行解決，方法如下:首先，要想解決基本的測風實踐上濕度達不到要求的狀況的時侯，首先我們要確定探空儀自身以及濕度片的濕度是否存在問題，如果沒有問題，再對測試箱上進行故障檢測，如果都不是，那么就把電池放在液體中進行浸泡，再把儀器的各個部件裝配好后裝入通風箱內，隨后把通風干濕表上水通風之后，獲得濕度的數據，最后再把數據和利用干濕球獲得的數據求得濕度的數據進行一個基本的測試，這樣做的好處是避免因儀器本身的原因導致球的遲放甚至放不出。遇到數值突然發生變化情況，還可首先開起探空儀的蓋子，把探空儀電池、感應器的電源電截斷，稍等片刻后再接通電源。如果問題依然存在，再重新更換電池。實踐過程中發現一塊電池與探空儀不兼容，換一塊后就正常了。

4 結語

GTS1型測風技術探空儀特點探測數據精準、抗干擾的能力強，同時還具有精巧、便捷、超強的隱蔽效果，和機械性能的靈動性、穩定性能的可靠性等技術功能優點。基于GPS的GTS1型探空儀測風技術，為其進一步結合了GPS的的導航和數據引導、探測判斷等功能，提升了GTS1型探空儀測風技術功能，通過分析二者結合的技術原理，更對實踐探測中的一些測量技術問題進行分析，認為基于GPS的GTS1型探空儀測風技術成熟，值得在氣象高空測風應用中推廣。

參考文獻

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