GPS高空探測系統(tǒng)功能規(guī)格需求書中國氣象觀測網(wǎng)

附件1北斗-GPS導(dǎo)航衛(wèi)星高空氣象觀測系統(tǒng)功能需求書中國氣象局綜合觀測司二。一二年九月、八■ 、-前言為規(guī)范北斗-GPS導(dǎo)航衛(wèi)星高空氣象觀測系統(tǒng)的研制和生產(chǎn)，中國氣象局綜合觀測司組織中國氣象局氣象探測中心編寫了《北斗-GPS導(dǎo)航衛(wèi)星高空氣象觀測系統(tǒng)功能需求書》。本需求書針對綜合應(yīng)用北斗和GPS導(dǎo)航衛(wèi)星雙模的高空氣象觀測體制，主要提出了系統(tǒng)的總體要求、結(jié)構(gòu)與組成、基本功能、技術(shù)性能。系統(tǒng)的研制、生產(chǎn)和使用必須遵從本功能需求書。本功能需求書解釋權(quán)歸中國氣象局綜合觀測司。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1 總體要求 1\o"CurrentDocument"2系統(tǒng)組成 1\o"CurrentDocument"探空儀 2\o"CurrentDocument"22 地面信號接收和處理設(shè)備 3\o"CurrentDocument"3 系統(tǒng)功能 3\o"CurrentDocument"探空儀 3\o"CurrentDocument"地面信號接收和處理設(shè)備 4\o"CurrentDocument"軟件系統(tǒng) 4放球操作 5探空數(shù)據(jù)處理 5\o"CurrentDocument"4技術(shù)性能及其指標要求 5\o"CurrentDocument"工作頻段 5\o"CurrentDocument"觀測范圍 6\o"CurrentDocument"測量范圍和最大允許誤差 6\o"CurrentDocument"探空儀定位 6\o"CurrentDocument"風(fēng)矢量速度 6\o"CurrentDocument"氣溫 6\o"CurrentDocument"相對濕度 6\o"CurrentDocument"氣壓 6\o"CurrentDocument"風(fēng)向 7\o"CurrentDocument"風(fēng)速 7\o"CurrentDocument"探空儀 7\o"CurrentDocument"結(jié)構(gòu)要求 7\o"CurrentDocument"測量傳感器 8\o"CurrentDocument"測風(fēng)模塊 8\o"CurrentDocument"發(fā)射機 8\o"CurrentDocument"數(shù)據(jù)傳輸速率 9\o"CurrentDocument"電池 9\o"CurrentDocument"地面信號接收處理設(shè)備 9\o"CurrentDocument"天線類型 9\o"CurrentDocument"天線抗風(fēng)能力 9\o"CurrentDocument"接收靈敏度 9\o"CurrentDocument"電源 9\o"CurrentDocument"電源適應(yīng)性 9\o"CurrentDocument"接收設(shè)備與天線距離 9\o"CurrentDocument"計算機 9\o"CurrentDocument"連續(xù)工作時間 10\o"CurrentDocument"探空儀檢測箱 10\o"CurrentDocument"可靠性和維修性 10\o"CurrentDocument"可靠性 10\o"CurrentDocument"維修性 11\o"CurrentDocument"電氣安全性 11\o"CurrentDocument"電磁兼容性 11\o"CurrentDocument"環(huán)境適應(yīng)性 12\o"CurrentDocument"工作環(huán)境 12\o"CurrentDocument"系統(tǒng)貯存環(huán)境 12\o"CurrentDocument"運輸和振動 12\o"CurrentDocument"軟件系統(tǒng) 13\o"CurrentDocument"4.11.1動態(tài)鏈接庫調(diào)用 13\o"CurrentDocument"放球操作 15\o"CurrentDocument"探空數(shù)據(jù)處理 16\o"CurrentDocument"5技術(shù)文件和資料 191總體要求北斗-GPS高空氣象觀測系統(tǒng)應(yīng)集成北斗和GPS導(dǎo)航雙模測風(fēng)體制，能夠按照《常規(guī)高空氣象觀測業(yè)務(wù)規(guī)范》要求，完成高空氣象觀測任務(wù)，總體要求包括：系統(tǒng)能在惡劣天氣環(huán)境中完成正常探空業(yè)務(wù)。系統(tǒng)采用通用化、系列化、組合化設(shè)計，降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度。系統(tǒng)安裝、調(diào)整、標定和校正方便，維修維護簡便易行。系統(tǒng)須選用合格的耐老化、抗腐蝕、電氣絕緣的材料和元器件，材料和元器件須經(jīng)過嚴格檢驗和老化篩選處理，并采用降額使用的方法提高可靠性。系統(tǒng)的焊縫整齊平滑，無焊渣、氣孔，鉚接牢固、可靠，無歪斜、松動，連接件、緊固件無銹、無損、無松動、無變形等缺陷，結(jié)構(gòu)件的表面須經(jīng)涂、敷、鍍等工藝程序，具有耐潮、防霉、防鹽霧等性能。系統(tǒng)軟件設(shè)計符合相關(guān)標準要求，軟件結(jié)構(gòu)便于修改和維護，操作界面簡明，方便使用，易于學(xué)習(xí)。系統(tǒng)各部件顏色應(yīng)協(xié)調(diào)，不應(yīng)有影響讀數(shù)和觀察的缺陷。軟件系統(tǒng)要求運行穩(wěn)定、可靠，界面直觀友好，操作簡便快捷，自動化程度高，允許人工介入各種處理過程，提供強大的數(shù)據(jù)恢復(fù)、備份、聯(lián)網(wǎng)能力，輸出的氣象產(chǎn)品能夠滿足業(yè)務(wù)要求。數(shù)據(jù)處理方法嚴格遵循中國氣象局的《常規(guī)高空氣象觀測規(guī)范》，在生成常規(guī)業(yè)務(wù)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，滿足其它業(yè)務(wù)和科研的觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)品需求。2系統(tǒng)組成北斗-GPS導(dǎo)航衛(wèi)星高空氣象觀測系統(tǒng)由北斗GPS導(dǎo)航測風(fēng)探空儀（以下簡稱探空儀）、地面信號接收處理設(shè)備和探空儀檢測箱三部分組成，如圖 1所示。其中各部分具體組成如下：

探空儀探空儀由包括北斗-GPS信號接收和處理電路模塊（測風(fēng)模塊）、溫度和濕度測量元件、信號采集和轉(zhuǎn)換模塊及數(shù)字編碼和調(diào)制模塊（內(nèi)嵌氣壓傳感器） 、發(fā)射機和電池等組成。具體如圖2所示:地面信號接收和處理設(shè)備地面信號接收和處理設(shè)備包括探空儀信號接收和解調(diào)單元、導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機、數(shù)據(jù)終端處理單元、傳輸接口、探空儀檢測箱等。采用在線 UPS電源與市電一起不間斷供電。其組成用圖3表示。其中，探空儀檢測箱所采用的溫度和濕度標準器為鉑電阻通風(fēng)干濕表，氣壓標準器采用硅壓阻壓力傳感器。檢測箱用電機帶動風(fēng)扇形成氣流循環(huán)，為保證測試室溫度、濕度的穩(wěn)定性和均勻性，整個風(fēng)道為上下型回流式風(fēng)洞結(jié)構(gòu)，其測試室和濕度控制室分別置于環(huán)形通風(fēng)道的上、下面。3系統(tǒng)功能探空儀溫濕度測量。探空儀溫濕度測量元件安裝在探空儀盒體伸出的支架上，溫度、濕度測量元件的測量數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集模塊應(yīng)能轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送至信號編碼調(diào)制模塊。氣壓測量。北斗-GPS導(dǎo)航衛(wèi)星高空氣象觀測系統(tǒng)主要采用衛(wèi)星定位測量高度反算氣壓，為滿足用戶精細化探測的需求，搭載氣壓傳感器，同步從地面至100hPa進行觀測。探空儀校準信息。存儲于探空儀的器件中，并在地面基測時傳送給地面接收終端。風(fēng)及空間位置的測量。探空儀由安裝在探空儀上的測風(fēng)模塊接收和處理北斗-GPS導(dǎo)航衛(wèi)星定位信息，并接收衛(wèi)星時間信息、衛(wèi)星位置信息和衛(wèi)星信號狀態(tài)信息等，實時確定探空儀飛行軌跡上每秒間隔的三維坐標和三維速度，相關(guān)信息通過編碼調(diào)制模塊傳送給發(fā)射機發(fā)回地面，經(jīng)地面信號接收和處理設(shè)備進行后續(xù)計算。信號傳輸。發(fā)射機將經(jīng)過調(diào)制的載波信號通過功率放大器放大，經(jīng)發(fā)射天線將放大后的射頻信號向地面接收處理設(shè)備發(fā)送。地面信號接收和處理設(shè)備地面信號接收處理設(shè)備通過探空儀信號接收天線、探空信號接收和解調(diào)裝置，接收和解調(diào)探空儀發(fā)射信息，獲取以下信息：（1） 探空儀隨施放時間變化的三維坐標和三維速度；（2） 探空儀傳感器測量到的溫度、濕度和氣壓原始數(shù)據(jù)，以及探空儀狀態(tài)信息原始數(shù)據(jù)。地面信號接收處理設(shè)備通過導(dǎo)航衛(wèi)星接收天線接收導(dǎo)航衛(wèi)星定位信息，獲取地面信號接收和處理設(shè)備的位置信息和時間信息；數(shù)據(jù)終端處理單元采用高檔微機，其配置滿足信號接收、數(shù)據(jù)存儲及處理需求，接口通用。通過搭載軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)探空數(shù)據(jù)編輯、報文產(chǎn)品生成等功能，并通過I/O接口及附屬設(shè)備，實現(xiàn)人機交互以及產(chǎn)品顯示和傳輸?shù)裙δ?。地面信號接收處理設(shè)備配有探空儀檢測箱，用于探空儀施放前的基值測定，以判定探空儀的測量性能是否合格，并對合格的探空儀提供溫度和濕度修正值，同時提供反算氣壓用的地面基準氣壓值。地面信號接收處理設(shè)備有維修檢查接口及維修調(diào)試軟件，故障隔離到電路板級；具有故障自檢和報警功能，能在顯示器的窗口畫面上顯示故障類型和故障部位。軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)功能主要包括放球操作和數(shù)據(jù)處理功能。具體如下：331放球操作3.3.1.1根據(jù)《常規(guī)高空氣象觀測業(yè)務(wù)規(guī)范》要求，具有地面信號接收處理設(shè)備對臺站參數(shù)、地面參數(shù)、設(shè)備參數(shù)等設(shè)置和參數(shù)調(diào)用功能。3.3.1.2具有地面信號接收處理設(shè)備操作、運行狀態(tài)監(jiān)控功能。3.3.1.3具有探空儀信號接收、解調(diào)和計算機自動預(yù)處理（粗大誤差自動剔除、自動數(shù)據(jù)插值替換、數(shù)據(jù)誤差訂正、數(shù)據(jù)平滑等數(shù)據(jù)預(yù)處理）功能。根據(jù)《常規(guī)高空氣象觀測業(yè)務(wù)規(guī)范》要求，具有包括溫度、濕度、氣壓、高度、風(fēng)向風(fēng)速、探空儀狀態(tài)信息、衛(wèi)星定位信息等的圖形和數(shù)字顯示功能，支持實時人工數(shù)據(jù)編輯和人機互動。3.3.1.5具備數(shù)據(jù)安全保護功能，能定時備份存儲數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)“死機”時支持系統(tǒng)重啟后恢復(fù)放球操作。3.3.1.6根據(jù)《常規(guī)高空氣象觀測業(yè)務(wù)規(guī)范》要求，在探空完成后將經(jīng)處理（自動預(yù)處理和人工二次處理）后的觀測數(shù)據(jù)，形成標準數(shù)據(jù)文件。保存未經(jīng)訂正處理的、經(jīng)過預(yù)處理的和進行了人工二次處理的所有數(shù)據(jù)；3.3.2探空數(shù)據(jù)處理針對經(jīng)動態(tài)鏈接庫預(yù)處理和人工二次處理后的標準數(shù)據(jù)文件，根據(jù)《常規(guī)高空氣象觀測規(guī)業(yè)務(wù)范》中的數(shù)據(jù)處理方法對探空數(shù)據(jù)進行顯示、刪除、修改、處理等工作，軟件還應(yīng)提供人機交互手段，操作員能夠以人工介入的方式處理各種數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上生成要求的報文，并完成文件打印和上傳。具體功能包括3.3.2.1對標準數(shù)據(jù)文件的秒數(shù)據(jù)和相關(guān)參數(shù)信息進行再次編輯處理功能。針對3.3.2.1編輯處理后的數(shù)據(jù)進行探空數(shù)據(jù)處理和產(chǎn)品生成。3.3.2.3報表生成和數(shù)據(jù)通信功能。3.324圖形顯示功能。3.325打印、窗口查看、快捷操作和幫助查詢等輔助功能。4技術(shù)性能及其指標要求工作頻段P波段（401MHz-406MHZ及其他氣象儀器可用頻段。頻譜應(yīng)與GNSSS容觀測范圍最大觀測高度：》36km；最大觀測斜距：》200km。測量范圍和最大允許誤差探空儀定位測量高度范圍：0?36km水平最大允許誤差：土10m；垂直最大允許誤差：土20m。風(fēng)矢量速度測量高度范圍：0?36km水平分量（南北和東西）最大允許誤差：土0.2m/s。氣溫測量范圍：+50C?-90C；最大允許誤差：50r?-80C：土0.2C；-80°C?-90°C：土0.3r。相對濕度測量范圍：0?100%RH最大允許誤差：土3%RH氣壓高度反采用導(dǎo)航衛(wèi)星提供的高度計算以及氣壓傳感器觀測兩種方式聯(lián)合觀測,算氣壓時以探空儀檢測箱提供的地面氣壓值為基準點計算氣壓值。高度反高度反算氣壓：測量范圍：1060hPa?1hPa,最大允許誤差：具體見表1。氣壓傳感器觀測（用戶可選項）：指標應(yīng)用范圍：1060hPa?100hPa最大允許誤差：1hPa表1高度反算氣壓指標高度（km）位勢咼度最大允許誤差（gpm）氣壓最大允許誤差（hPa）1151.53151.56201.5103015321200.2436 風(fēng)向測量高度范圍：0?36km測量范圍：0°?360°;最大允許誤差：土3°（風(fēng)速大于3m/s）4.3.7風(fēng)速測量高度范圍：0?36km測量范圍：0?150m/s;最大允許誤差：土0.3m/s。4.4探空儀結(jié)構(gòu)要求探空儀測量元件的安裝應(yīng)牢固、可靠，探空儀處于水平、垂直、倒置、旋轉(zhuǎn)運動時均應(yīng)能保持其測量性能。濕度測量元件安裝在防護罩里，以防止雨滴、云滴的濺落和太陽直接輻射。防護罩內(nèi)通風(fēng)應(yīng)良好，元件所在位置應(yīng)與外界環(huán)境條件一致。探空儀盒具有保溫功能，在整個施放持續(xù)時間內(nèi)，盒內(nèi)電路板和元器件的溫度不低于—25C，不高于50C。探空儀的外殼應(yīng)采用暗光材料，以減少對溫度測量元件的輻射；其系留支撐應(yīng)有足夠的強度，以免施放時或飛行過程中被拉斷。探空儀在移動、運輸、貯存過程中應(yīng)對探空儀盒采取有效保護。在施放時溫度和濕度測量元件支架能伸展到規(guī)定位置并被鎖定 ，測量元件支撐在探空儀盒的上方，與盒的軸線保持適當?shù)膴A角，其距離使測量元件少受探空儀表面輻射熱的影響。441.6 探空儀盒應(yīng)方便裝放探空儀；為檢查、調(diào)節(jié)探空儀所開的觀察、調(diào)節(jié)孔在操作完畢后應(yīng)能方便地覆蓋。測量傳感器溫度、氣壓和濕度測量元件測量性能應(yīng)符合 431?4.3.5的要求；其綜合輸出值應(yīng)為數(shù)字量。測風(fēng)模塊測風(fēng)模塊應(yīng)為GPSffi北斗雙模接收解算模塊，至少應(yīng)具有同時接收和處理12顆北斗衛(wèi)星和12顆GPS衛(wèi)星信號的能力，并能將其規(guī)定參數(shù)發(fā)回地面，以便進行衛(wèi)星位置顯示；數(shù)據(jù)采集部件應(yīng)預(yù)留不少于兩個數(shù)字或模擬通道。測風(fēng)模塊應(yīng)具有根據(jù)衛(wèi)星信號質(zhì)量優(yōu)選出四顆以上用于對探空儀定位衛(wèi)星的能力，并能將被選衛(wèi)星以其他衛(wèi)星不同的標志發(fā)回地面。測風(fēng)模塊的輸出應(yīng)為數(shù)字量，并應(yīng)能與探空儀的信息兼容，以便與探空儀信號一起排序?qū)Πl(fā)射載波進行調(diào)制。測風(fēng)模塊的工作性能應(yīng)符合以下要求：冷啟動定位時間：w3min；熱啟動定位時間：w1min重新獲捕時間：w1s；數(shù)據(jù)更新時間：每秒一次。發(fā)射機發(fā)射頻率連續(xù)可調(diào)，步進1kHz。探空儀應(yīng)提供相應(yīng)串口由地面接收終端發(fā)送指令進行頻率設(shè)置；平均發(fā)射功率：120mV?200mW發(fā)射體制：連續(xù)載波數(shù)字調(diào)頻GFSK發(fā)射譜寬：w50kHz(-50dBc);載波頻率溫度穩(wěn)定性：探空儀在溫度—90C?50C變化條件下，中心頻率允許偏移w20kHz；443.6發(fā)射時間間隔：每秒一次。數(shù)據(jù)傳輸速率2400bps。電池采用干電池供電，放電持續(xù)140分鐘，不低于規(guī)定電壓最小值（工作狀態(tài)，溫度—30C）。地面信號接收處理設(shè)備天線類型觀測系統(tǒng)的地面信號接收處理設(shè)備應(yīng)采用全向天線，無伺服系統(tǒng)，天線應(yīng)置于天線罩內(nèi)，以防止大風(fēng)和銹蝕。天線抗風(fēng)能力天線（探空儀信號接收天線和導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收天線）在風(fēng)速30m/s時應(yīng)能正常工作，陣風(fēng)50m/s時沒有永久性變形。接收靈敏度優(yōu)于—115dbm（載噪比為12dB時）電源地面信號接收處理設(shè)備應(yīng)配有在線式 UPS電源，維持系統(tǒng)工作時間不低于2小時。電源適應(yīng)性電源電壓單相220V頻率50Hz,在電源電壓變化+10%?—15%，頻率變化±3%時，系統(tǒng)能正常工作。接收設(shè)備與天線距離地面信號接收處理設(shè)備天線（探空儀信號接收天線和導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收天線）與室內(nèi)分機的連接電纜長度不小于50m計算機地面信號接收和處理設(shè)備數(shù)據(jù)終端為高檔微機，用于完成地面接收和處理系統(tǒng)控制、探空信號接收和解調(diào)、人機交互、產(chǎn)品數(shù)據(jù)處理和顯示，并用于設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測和報警，符合以下要求：硬件基本配置CPU:PentiumM2.6GHz；內(nèi)存:2GBDDRDRAM硬盤：250G/7200/SATA2集成主板：2XUSB;RJ45LAN接口；顯示器：19〃LCD安裝結(jié)構(gòu)：19〃2U機架。系統(tǒng)環(huán)境操作系統(tǒng)：WindowsXP中文版或Windows7,及其后續(xù)視窗操作系統(tǒng);開發(fā)環(huán)境：MSVC++6.0以上；IE6.0以上瀏覽器。軟件配置安裝且能穩(wěn)定運行北斗-GPS導(dǎo)航衛(wèi)星高空氣象觀測軟件系統(tǒng)。連續(xù)工作時間>24小時。探空儀檢測箱探空儀檢測箱按照《電子探空儀地面檢測箱功能需求書》的功能和技術(shù)要求執(zhí)行?？煽啃院途S修性可靠性觀測系統(tǒng)各部分所用的電路元器件和測量器件應(yīng)經(jīng)過老化篩選，并采用降額使用的方法提高可靠性。整機所用電子元器件的可靠性指標應(yīng)符合相關(guān)手冊的要求，沒有可靠性指標的電子元器件不應(yīng)采用，探空儀、地面信號接收處理設(shè)備和探空儀檢測箱設(shè)計時的可靠性預(yù)計值至少應(yīng)大于技術(shù)指標規(guī)定值的三倍。探空儀的貯存時間為24個月，在儲存有效期內(nèi)，其失效率入w0.10。數(shù)(MTBF)>20次。探空儀檢測箱的連續(xù)工作時間應(yīng)不小于 30min，平均故障間隔時間MTBF&)應(yīng)不低于1000h;維修性承制方應(yīng)提供維修手冊，其內(nèi)容包括：工作原理和結(jié)構(gòu)概述；電氣原理圖、裝配圖和元件明細表；常見故障和排除方法；測量元件更換和校準方法。觀測系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)遵循維修可達性、方便性和快速性原則；盡量采用積木式結(jié)構(gòu)和標準化、具有互換性的部件提高維修性水平。采用設(shè)置測試點的方法減少維修中查找故障的時間，故障平均修復(fù)時間MTTR^不超過30min。電氣安全性觀測系統(tǒng)的所有儀器、設(shè)備的電氣、電子器件、組件的連接應(yīng)牢固，在運輸和搬運時不應(yīng)有接觸或碰撞的可能。地面信號接收處理設(shè)備和檢測箱外殼帶電應(yīng)不超過36V;電源線與機殼之間的電阻在室內(nèi)正常環(huán)境條件下應(yīng)大于 10在濕熱環(huán)境條件下應(yīng)不大于2地面信號接收處理設(shè)備的天線支架和外殼應(yīng)配有接地線，接地電阻應(yīng)不大于4.】。電磁兼容性系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計滿足GJB151A要求。包括采用綜合有效措施抑制系統(tǒng)自身產(chǎn)生和來自周圍環(huán)境的電磁干擾；對市電電源采取濾波和抑制措施，防止電源波動和脈動干擾；保證系統(tǒng)各組成單元在預(yù)定的電磁環(huán)境中協(xié)調(diào)工作。環(huán)境適應(yīng)性工作環(huán)境探空儀高溫：50C；低溫：-90C；濕熱：95(35C);淋雨：可承受直接降水；氣壓：1060hPa?5hPa。地面信號接收處理設(shè)備高溫：室外部分50r，室內(nèi)部分30C；低溫：室外部分-40C,室內(nèi)部分一10C；濕熱：95%R(35C)；低氣壓：不低于650hPa。探空儀檢測箱高溫：40C；低溫：10C；濕熱：90%(35C)；低氣壓：不低于650hPa。系統(tǒng)貯存環(huán)境低溫：-50r高溫：60r。濕熱：95%RH(40r)0運輸和振動振動用振動試驗設(shè)備，加速度29.4m/s2,頻率10Hz?20Hz,持續(xù)時間30min運輸用模擬運輸試驗臺，加速度29.4m/s2,頻率4Hz,持續(xù)時間2h。軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)界面及功能設(shè)計統(tǒng)一，系統(tǒng)調(diào)用各型號探空儀承制方提供的用于解算探空儀所測氣象信息和地面信號接收處理設(shè)備控制的專用數(shù)據(jù)解析動態(tài)庫，以供地面信號接收處理設(shè)備的控制和探空儀信號接收解調(diào)，在此基礎(chǔ)上，完成放球操作和探空數(shù)據(jù)處理。具體要求如下：4.11.1動態(tài)鏈接庫調(diào)用軟件通過對動態(tài)鏈接庫調(diào)用實現(xiàn)探空系統(tǒng)放球操作，對專用數(shù)據(jù)解析動態(tài)庫要求具體如下：4.11.1.1探空系統(tǒng)的專用數(shù)據(jù)解析動態(tài)庫以打包的形式調(diào)用，其輸出格式和波特率應(yīng)符合高空氣象觀測業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件輸入輸出接口的規(guī)定。接收的探空儀數(shù)據(jù)包括溫度、氣壓、濕度、導(dǎo)航衛(wèi)星對探空儀的定位數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息監(jiān)控數(shù)據(jù)等應(yīng)進行同步接收，并在信號到達解析動態(tài)庫的瞬時加入數(shù)據(jù)處理計算機給出的時間，數(shù)據(jù)間隔應(yīng)不大于 1.0s，時間數(shù)據(jù)至少應(yīng)提供一位小數(shù)。應(yīng)完成探空儀氣壓、溫度、濕度觀測數(shù)據(jù)接收、粗大誤差自動剔除、自動數(shù)據(jù)插值替換、數(shù)據(jù)誤差訂正、數(shù)據(jù)平滑等數(shù)據(jù)預(yù)處理 ，同時，能夠輸出未進行處理的原始探空數(shù)據(jù)。4.11.1.4應(yīng)具備根據(jù)衛(wèi)星狀態(tài)信息數(shù)據(jù)對測風(fēng)數(shù)據(jù)進行自動剔除的功能。4.11.1.5解析動態(tài)庫輸入應(yīng)為99Byte的二進制碼，要求探空儀按照觀測數(shù)據(jù)和校準數(shù)據(jù)兩種編碼格式發(fā)送，具體格式見表 2和表3;波特率為2400bps。4.11.1.6能解析軟件對地面信號接收處理設(shè)備功能調(diào)用，包括天線控制、地面定位信息信號調(diào)用等。表2探空儀觀測數(shù)據(jù)編碼格式字節(jié)位置定義說明1-4碼組標識符幀頭5-8采集板編碼探空儀識別碼9數(shù)據(jù)包標識0:探空儀校準數(shù)據(jù)，1:觀測數(shù)據(jù)；10UTC時間：小時Hour11UTC時間：分鐘秒數(shù)據(jù)為0~599（擴大10倍），占10位，需要與分12UTC時間：秒鐘的字節(jié)合并，分鐘為 0~59，占6位，將秒的2位移至分鐘的第7~8位上。13定位狀態(tài)0/114-17經(jīng)度-nton（正數(shù)表示東經(jīng)，負數(shù)表示西經(jīng)）18-21緯度-n/2ton/2（正數(shù)表示北緯，負數(shù)表示南緯）22-25海拔0~600000（比例因子是10）26-27北向速度比例因子為100,分辨率為0.01m/s，范圍是-327.68m/s至U327.67m/s。28-29東向速度30-31垂向速度32衛(wèi)星數(shù)接收到衛(wèi)星數(shù)（GPS+BDt多24）33HDOP定位精度因子（飽和值為 25.5，即如果大于25.5時，輸出值為25.5。其比例因子是10）34衛(wèi)星狀態(tài)信息包編號狀態(tài)信息包編號和參與解算衛(wèi)星數(shù)（暫定分 8組））J35-46衛(wèi)星狀態(tài)信息一組3個衛(wèi)星，每組4字節(jié)（包括衛(wèi)星號、是否參與計算、載噪比、仰角和方位）。47-66PTU數(shù)據(jù)67電壓監(jiān)控電池電壓等68盒內(nèi)溫度監(jiān)控69-85預(yù)留預(yù)留16字節(jié)86-97校驗預(yù)留98-99校驗和字尾（16比特校驗和為無符號短整型數(shù)，其為所有信息字節(jié)（包括幀頭）求和，忽略超出 16位的進位和溢出。低字節(jié)先發(fā)，高字節(jié)后發(fā)。）注：1）字節(jié)34-衛(wèi)星狀態(tài)包編號表示本數(shù)據(jù)包中衛(wèi)星狀態(tài)信息的編號 （3bit）,從0開始，要發(fā)送24顆衛(wèi)星的狀態(tài)信息，則該編號為 0?7;以及參與解算衛(wèi)星數(shù)（5位）；2）字節(jié)35-46衛(wèi)星狀態(tài)信息中，共三組，每組四字節(jié)，第一字節(jié)中 7bit表示衛(wèi)星號（其中GPS的衛(wèi)星號為1?32,北斗2的衛(wèi)星號為實際衛(wèi)星號+ 50。），第8個bit代表該顆衛(wèi)星是否參與計算，參與計算則為 1,不參與計算則為0;信噪比占用1個字節(jié)；方位和仰角信息合并占用 2個字節(jié)，仰角最大為90,占用7bit,方位角最大為360，占用9bit,需要將方位角的1個bit移至仰角所占字節(jié)中。3） 字節(jié)9數(shù)據(jù)包標識為探空儀發(fā)射兩種狀態(tài)的標識， 0為探空儀校準數(shù)據(jù)傳送給地面終端的格式；1為探空儀觀測數(shù)據(jù)傳送給地面終端的格式。4） HDOP（HorizontalDilutionofPrecision）：水平定位精度因子。是描述水平坐標精度的誤差程度，值為緯度和經(jīng)度誤差平方和的開根號值，值越小定位精度越高，最準確時精度近似1,表3探空儀校準數(shù)據(jù)編碼格式字節(jié)位置定義說明1-4碼組標識符幀頭5-8采集板編碼探空儀識別碼9數(shù)據(jù)包標識0:探空儀校準數(shù)據(jù)；1:觀測數(shù)據(jù)10-97探空儀校準數(shù)據(jù)98-99校驗和字尾（16比特校驗和為無符號短整型數(shù)，其為所有信息字節(jié)（包括幀頭）求和，忽略超出16位的進位和溢出。低字節(jié)先發(fā)，高字節(jié)后發(fā)。）4.11.2放球操作軟件通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫實現(xiàn)對地面信號接收處理設(shè)備的控制和探空儀信號接收、解調(diào)和預(yù)處理，在此基礎(chǔ)上根據(jù)《常規(guī)高空氣象觀測業(yè)務(wù)規(guī)范》要求，完成放球操作，具體要求如下：4.11.2.1具有臺站參數(shù)設(shè)置、地面參數(shù)設(shè)置、設(shè)備參數(shù)設(shè)置、啟動設(shè)備、天線控制等。4.11.2.2自動接收和處理探空儀序列號和校準數(shù)據(jù)；監(jiān)視設(shè)備與計算機之間的通信狀態(tài)；4.11.2.4實現(xiàn)探空系統(tǒng)狀態(tài)信息和故障顯示、報警、定位（聲音、圖形方式） ；完成地面基測和地面瞬時觀測數(shù)據(jù)等人工錄入，基測合格判斷等功能。4.11.2.6實時顯示并輸出氣壓計算高度和衛(wèi)星定位高度反算氣壓；在放球過程中解調(diào)探空儀傳送至地面的信息，顯示并輸出經(jīng)自動預(yù)處理后的溫、壓、濕、風(fēng)和探空儀運行軌跡（升速、經(jīng)緯度、相對測站位置的投影坐標和高度）曲線及數(shù)據(jù)；在放球過程中支持人工修改各種數(shù)據(jù)；放球過程中自動定時備份數(shù)據(jù)，支持定時人工干預(yù)；保存未經(jīng)訂正處理的、經(jīng)過預(yù)處理的和進行了人工二次處理的所有數(shù)據(jù)；4.11.2.11支持補放測風(fēng)球；4.11.2.12在施放過程中系統(tǒng)“死機”情況下，重新啟動后可繼續(xù)接收信號；4.11.2.13可自動和手動（或遙控）施放，可進行放球時間訂正；4.11.2.14在規(guī)定的接收頻率范圍內(nèi)，能顯示工作場所干擾頻率和探空儀頻率的波形；4.11215監(jiān)控衛(wèi)星定位導(dǎo)航狀態(tài)信息，并通過聲音和圖形方式進行相應(yīng)異常情況報警。3.3.1.14根據(jù)《常規(guī)高空氣象觀測業(yè)務(wù)規(guī)范》要求，生成數(shù)據(jù)文件供探空數(shù)據(jù)處理軟件調(diào)用。4.11.3探空數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)在對探空儀原始探測數(shù)據(jù)進行處理的基礎(chǔ)上生成輸出產(chǎn)品，具體要求如下：對標準數(shù)據(jù)文件的秒數(shù)據(jù)和參數(shù)信息進行再次編輯處理功能。軟件通過數(shù)據(jù)文件列表選取，針對經(jīng)動態(tài)鏈接庫預(yù)處理和人工二次處理后的實時和歷史標準數(shù)據(jù)文件，根據(jù)《常規(guī)高空氣象觀測業(yè)務(wù)規(guī)范》要求數(shù)據(jù)處理方法提供對探空數(shù)據(jù)進行顯示、刪除、修改、處理等功能的手段，操作員能夠以人工介入的方式處理各種數(shù)據(jù)。具體包括：1） 刪除終止后所錄取的數(shù)據(jù)；2） 自動修正探空數(shù)據(jù)錯誤；3） 刪除（恢復(fù)）探空數(shù)據(jù)；4） 手動修正探空曲線錯誤；5） 修改探空數(shù)據(jù)；6） 刪除（恢復(fù)）球坐標數(shù)據(jù)；7） 手動修改球坐標曲線；8） 手動修改球坐標數(shù)據(jù)；9） 刪除下沉記錄；10)恢復(fù)誤刪除出的探空、測風(fēng)數(shù)據(jù);11)探空數(shù)據(jù)查詢；12)球坐標數(shù)據(jù)查詢；13)每秒球坐標數(shù)據(jù)查詢；14)放球前5min探空數(shù)據(jù)查詢；15） 放球前5min每秒球坐標數(shù)據(jù)查詢；16） 放球時間訂正；17） 對數(shù)據(jù)修改后恢復(fù)；18） 恢復(fù)部分數(shù)據(jù)文件；19） 查找指定的探空數(shù)據(jù)文件；20） 將探空儀參數(shù)文件復(fù)制到硬盤指定位置；21） 產(chǎn)生探空儀參數(shù)文件；22） 生成每分鐘數(shù)據(jù)；23） 將經(jīng)處理后數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)文件根據(jù)《常規(guī)高空氣象觀測業(yè)務(wù)規(guī)范》要求,生成文本文件；24） 產(chǎn)生上傳文件（基數(shù)據(jù)），文件名的定義和文件內(nèi)容遵照《常規(guī)高空氣象觀測業(yè)務(wù)規(guī)范》要求；25） 對兩種觀測方法（氣壓傳感器和定位高度反算氣壓）的氣壓觀測數(shù)據(jù)進行識別、加權(quán)判定和綜合處理，獲得綜合觀測的氣壓數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可根據(jù)用戶需求進行調(diào)用和生成報文產(chǎn)品；處理后氣壓數(shù)據(jù)在 500hPa前后無氣壓跳變和不連續(xù)現(xiàn)象。探空數(shù)據(jù)文件處理針對4.1131處理后數(shù)據(jù)，根據(jù)《常規(guī)高空氣象觀測業(yè)務(wù)規(guī)范》要求，提供完成以下探空數(shù)據(jù)處理手段。1） 修改地面觀測記錄表；2） 表格形式顯示本時次觀測的地面觀測記錄表及所用探空儀參數(shù)；3） 修改探空儀參數(shù)；4） 修改數(shù)據(jù)文件中的儀器器差；5）