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行业专项成果综述-GPS高空气候探测技术和设备研制

发布者:张岳   来源:   发布时间:2020/10/20 15:06:42   标签:   浏览次数:471

项目编号GYHY200706017

研究周期2007年2月—2008年6月

国拨经费】总经费310万元(国拨经费152万)

项目负责人】李吉明

项目骨干成员】金波、施东明、方佳言

项目承担单位】上海长望气象科技股份有限公司

项目协作单位】中国气象局气象探测中心

主要研究成果

CW-GPS高空气象探测系统由GTS3型数字探空仪、GTC3型探空数据接收机、JKZ2型探空仪检测箱三部分组成。CW-GPS高空气象探测系统采用GPS全球定位系统体制,其独特卓越的技术优势是一次雷达、二次雷达、无线电经纬仪及其他导航定位等探测系统所不能比拟的。本系统采用GPS全球定位系统体制,使用国际上先进的珠状热敏电阻、高分子簿膜湿敏电容、小型硅压力电桥传感器,改进智能转换器,研制数字发射机、数字接收机,优化探空数据处理软件,从而研制出带有高精度传感器的GPS气候探空仪和地面设备,形成一套与国际接轨的高精度GPS探空装备。

本系统探测准确性较我国现有的探测系统有明显提高,抗干扰能力、地面接收系统的成本、自动化程度和施放条件要求都大大优于其它高空探测系统。静态评估结果:(1)温度测量结果﹣90℃~﹢50℃,系统误差-0.01℃,标准差0.03℃。(2)湿度测量结果7%RH~95%RH,常温(+23℃)下,系统误差0.5%RH,标准差1.02%RH;常温(-30℃)下,系统误差-1.05%RH,标准差1.28%RH。(3)气压测量结果100hPa~1060hPa,常温(+15℃)下,系统误差-0.09hPa,标准差0.39hPa;常温(-15℃)下,系统误差-0.14hPa,标准差0.49hPa。动态评估结果:测量准确性方面,与现有高空探测业务使用的L波段探空系统相比,各要素探测准确性标准差有所降低,国产GPS探空系统在测量准确性方面已优于L波段探空系统,体现了国产GPS探空系统的技术优越性。与RS92型探空系统相比,国产GPS探空系统差距显著减小,除相对湿度准确性方面由于技术和工艺水平仍有一定差距外,其余要素已接近RS92的水平。探测一致性方面,随着对生产设备和生产工艺的不断改进,国产GPS探空系统的生产工艺水平已有了长足的进步。除相对湿度传感器受探测原理和工艺水平限制差距较明显外,其余要素一致性标准差与RS92已基本相当。尤其与GPS定位相关的气压、位势高度、风向和风速的一致性标准差已与RS92相当,达到了较高的水平。

高精度GPS探空装备为中国气象局对我国高空探测系统提出的,“优先建设全球气候观测系统(GCOS)探空站,使探测高度和探测精度达到国际先进水平”,提供了物质基础;可将新型传感器移植到其它型号数字探空仪上,使这些数字探空仪的探测精度也达到国际先进水平;高精度GPS探空装备以其高性价比走出国门参与国际市场竞争,逐步占领、扩大国际市场的探空仪份额。

成果应用情况

CW-GPS型高空气象探测系统在2012年9月-10月作为“南海西南海域水动力环境调查开放航次”的海洋调查任务的重要组成部分,在整个考察中发挥了重大作用。

该系统于2014年6月-7月再次参加海洋调查中的高空气象探测任务。

航次首席科学家陈希对该系统第一次参加海洋考察(2012年)的应用情况介绍如下:

 “本次海洋调查任务历时43天,航行7300余海里,完成7个断面站、104个大面站的工作任务。其中,高空气象使用了上海长望气象科技股份有限公司的“CW-GPS高空气象探测系统”,在本次任务实施过程中,实际作业106次,产品性能发挥出色,长望公司保障有力,确保了任务100%完成,完成任务质量高。”应用情况如下:

1、系统具备在复杂环境下、移动平台上进行探空作业的能力,系统安装、操作便捷,软件界面友好,没有出现无故死机和其他故障现象;

2、系统具备在海上复杂海况的工作能力,当船体颠簸最大超过15度时,系统接收正常、误码率低,最大接收距离超过100km,最大探测高度超过35km,确保了在完成的任务,保证了探测数据的质量。

3、系统具备高温、高湿、高盐环境下的工作能力,室外设备没有出现被盐腐蚀、接插件损坏等情况符合海洋环境使用要求;

4、GTS3型GPS探空仪性能稳定、重量轻,基测一次通过率高,GPS定位模块定位准确、定位速度快、抗干扰能力强,探空仪重量仅300g,较过去的机械和数字探空仪重量有较大的减轻,节约了所用的氦气量,提升了探测的高度。

    5、长望公司在技术培训、设备安装、技术服务等方面发挥出色,有一支技术强、质量意识高、敢打敢拼的人才队伍。

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