本公開涉及數(shù)據(jù)處理，尤其涉及大氣探測(cè)，具體涉及一種基于無壓力計(jì)式探空儀的氣象要素探測(cè)方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、無線電探空系統(tǒng)至今仍然是高空氣象探測(cè)領(lǐng)域中最基本、最重要、最可信賴的手段，能夠?yàn)樘鞖忸A(yù)報(bào)、氣候分析、氣象研究和業(yè)務(wù)服務(wù)提供基本大氣狀態(tài)信息，是現(xiàn)代數(shù)值預(yù)報(bào)發(fā)展最主要的資料來源。無線電探空系統(tǒng)一般利用氦氣球或氫氣球搭載無線電探空儀，以5-6m/s的上升速度進(jìn)入高空，對(duì)不同高度層位置的環(huán)境氣象信息進(jìn)行探測(cè)。

2、探空儀一般由氣壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、gnss定位模塊、無線通信模塊五部分組成，可實(shí)現(xiàn)地面至30km以上高空大氣層位勢(shì)高度、溫度、氣壓、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象參數(shù)的測(cè)量，并通過內(nèi)置無線傳輸單元將測(cè)量到的數(shù)據(jù)傳輸至地面工作站，為天氣預(yù)報(bào)、氣候分析、氣象研究等領(lǐng)域提供基本的大氣狀態(tài)信息。

3、無線電探空設(shè)備的探測(cè)結(jié)果很大程度上依賴gnss定位模塊輸出的位置信息，位置信息放定位精度將顯著影響位勢(shì)高度、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向參數(shù)。

4、對(duì)于位勢(shì)高度，其一般直接由gnss高程定位結(jié)果確定。對(duì)于氣壓，目前的探測(cè)一般有兩種方式，一是直接依賴氣壓傳感器探測(cè)結(jié)果，二是結(jié)合氣壓探測(cè)和gnss定位結(jié)果，對(duì)氣壓探測(cè)進(jìn)行修正。然而，由于氣壓傳感器校準(zhǔn)過程不精確，以及氣壓傳感器在高空低氣壓環(huán)境下精度會(huì)顯著下降，因此上述兩種策略均會(huì)使得氣壓探測(cè)結(jié)果在部分條件下測(cè)量精度低。而對(duì)于風(fēng)速和風(fēng)向，依靠傳感器不同分為兩類，一是基于探空雷達(dá)進(jìn)行，二是基于gnss定位結(jié)果，采用歷元間差分與平滑的方式進(jìn)行風(fēng)向和風(fēng)速的確定。對(duì)于風(fēng)向，兩種方式一般具有較好的一致性，而對(duì)于風(fēng)速測(cè)量的精度，由于雷達(dá)的波束較寬，測(cè)風(fēng)精度相對(duì)較低，如風(fēng)速誤差約為±1m/s，風(fēng)向誤差約為±5°。相比之下，利用gnss定位結(jié)果進(jìn)行風(fēng)速測(cè)定精度更優(yōu)，其探測(cè)性能顯著優(yōu)于探空雷達(dá)。因此，無線電探空測(cè)定風(fēng)向風(fēng)速的方式逐步向gnss定位方式轉(zhuǎn)換，且無線電探空精度與gnss定位性能直接相關(guān)。

5、目前，無線電探空設(shè)備一般采用標(biāo)準(zhǔn)單點(diǎn)定位spp方式進(jìn)行位置信息的實(shí)時(shí)解算，該方式算法簡單、易于實(shí)現(xiàn)，且對(duì)解算設(shè)備的要求低。然而，spp僅采用gnss偽距觀測(cè)值和廣播星歷，由于偽距觀測(cè)值的測(cè)量精度和廣播星歷的精度相對(duì)較低，因此解算出的位置精度一般在3-10米量級(jí)水平，該方法將導(dǎo)致位勢(shì)高度精度僅為米級(jí)，且在高空位置精度較差，同時(shí)顯著影響高空風(fēng)速風(fēng)向探測(cè)結(jié)果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開提供了一種基于無壓力計(jì)式探空儀的氣象要素探測(cè)方法和裝置。

2、根據(jù)本公開的第一方面，提供了一種基于無壓力計(jì)式探空儀的氣象要素探測(cè)方法，應(yīng)用于無壓力計(jì)式探空儀。該方法包括：

3、獲取環(huán)境氣象參數(shù)和北斗/gnss信號(hào)接收信息；

4、基于pppve定位測(cè)速模型，根據(jù)所述北斗/gnss信號(hào)接收信息，計(jì)算位置信息和速度估計(jì)值；

5、根據(jù)所述環(huán)境氣象參數(shù)、所述位置信息以及所述速度估計(jì)值，確定目標(biāo)氣象要素，所述目標(biāo)氣象要素包括氣溫、氣壓、相對(duì)濕度、風(fēng)速、風(fēng)向以及位勢(shì)高度。

6、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述北斗/gnss信號(hào)接收信息包括北斗/gnss觀測(cè)值和ppp-b2b改正數(shù)；

7、所述基于pppve定位測(cè)速模型，根據(jù)所述北斗/gnss信號(hào)接收信息，計(jì)算位置信息和速度估計(jì)值包括：

8、對(duì)所述北斗/gnss觀測(cè)值和ppp-b2b改正數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；

9、基于所述pppve定位測(cè)速模型，根據(jù)預(yù)處理后的北斗/gnss觀測(cè)值和ppp-b2b改正數(shù)計(jì)算位置信息和速度估計(jì)值；

10、其中，所述pppve定位測(cè)速模型包括：

11、

12、其中，表示偽距的無電離層組合觀測(cè)量減去計(jì)算量，表示載波的無電離層組合觀測(cè)量減去計(jì)算量，表示方向余弦，x表示坐標(biāo)示無壓力計(jì)式探空儀位置的坐標(biāo)增量，v表示無壓力計(jì)式探空儀的三維速度信息，c表示真空中光速，表示無壓力計(jì)式探空儀和衛(wèi)星的鐘差，ms,q表示濕對(duì)流層投影函數(shù)，tr表示無壓力計(jì)式探空儀天頂對(duì)流層濕延遲，表示偽距的無電離層組合相位的觀測(cè)噪聲，λif表示無電離層組合的波長，表示無電離層組合的模糊度，表示載波的無電離層組合相位的觀測(cè)噪。

13、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述環(huán)境氣象參數(shù)包括環(huán)境溫度和環(huán)境相對(duì)濕度；

14、所述根據(jù)所述環(huán)境氣象參數(shù)、所述位置信息以及所述速度估計(jì)值，確定目標(biāo)氣象要素包括：

15、根據(jù)所述位置信息和重力加速度計(jì)算所述位勢(shì)高度；

16、基于壓高公式，根據(jù)所述位勢(shì)高度和所述環(huán)境溫度計(jì)算所述氣壓；

17、根據(jù)所述速度估計(jì)值，計(jì)算所述風(fēng)速和風(fēng)向。

18、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述方法還包括：

19、基于預(yù)設(shè)質(zhì)控規(guī)則，對(duì)所述環(huán)境氣象參數(shù)、所述北斗/gnss信號(hào)接收信息以及所述目標(biāo)氣象要素進(jìn)行質(zhì)量控制。

20、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述方法還包括：

21、基于l波段的通訊發(fā)射頻率，將所述目標(biāo)氣象要素發(fā)送至地面接收站。

22、根據(jù)本公開的第二方面，提供了一種基于無壓力計(jì)式探空儀的氣象要素探測(cè)裝置。該裝置包括：

23、獲取模塊，用于獲取環(huán)境氣象參數(shù)和北斗/gnss信號(hào)接收信息；

24、計(jì)算模塊，用于基于pppve定位測(cè)速模型，根據(jù)所述北斗/gnss信號(hào)接收信息，計(jì)算位置信息和速度估計(jì)值；

25、生成模塊，用于根據(jù)所述環(huán)境氣象參數(shù)、所述位置信息以及所述速度估計(jì)值，確定目標(biāo)氣象要素，所述目標(biāo)氣象要素包括氣溫、氣壓、相對(duì)濕度、風(fēng)速、風(fēng)向以及位勢(shì)高度。

26、根據(jù)本公開的第三方面，提供了一種無壓力計(jì)式探空儀。該無壓力計(jì)式探空儀包括溫濕傳感器、北斗/gnss信號(hào)接收模塊以及信息處理與通信模塊；

27、所述溫濕傳感器，用于探測(cè)大氣環(huán)境的環(huán)境溫度和環(huán)境相對(duì)濕度；

28、所述北斗/gnss信號(hào)接收模塊，用于接收北斗/gnss觀測(cè)值和ppp-b2b改正數(shù)；

29、所述信息處理與通信模塊，用于基于pppve定位測(cè)速模型，根據(jù)所述北斗/gnss觀測(cè)值和ppp-b2b改正數(shù)，計(jì)算位置信息和速度估計(jì)值；還用于根據(jù)所述環(huán)境溫度和環(huán)境相對(duì)濕度、所述位置信息以及所述速度估計(jì)值，確定目標(biāo)氣象要素，所述目標(biāo)氣象要素包括氣溫、氣壓、相對(duì)濕度、風(fēng)速、風(fēng)向以及位勢(shì)高度。

30、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，

31、所述北斗/gnss信號(hào)接收模塊與所述信息處理與通信模塊之間包括阻隔片，所述阻隔片用于降低所述信息處理與通信模塊的發(fā)射信號(hào)頻率對(duì)所述北斗/gnss信號(hào)接收模塊信號(hào)接收的干擾。

32、根據(jù)本公開的第四方面，提供了一種電子設(shè)備。該電子設(shè)備包括：存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如以上所述的方法。

33、根據(jù)本公開的第五方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如以上所述的方法。

34、本技術(shù)實(shí)施例提供的一種基于無壓力計(jì)式探空儀的氣象要素探測(cè)方法和裝置，能夠通過無壓力計(jì)式探空儀獲取環(huán)境氣象參數(shù)和北斗/gnss信號(hào)接收信息；再基于pppve定位測(cè)速模型，根據(jù)北斗/gnss信號(hào)接收信息，計(jì)算位置信息和速度估計(jì)值；再根據(jù)環(huán)境氣象參數(shù)、位置信息以及速度估計(jì)值，確定目標(biāo)氣象要素，目標(biāo)氣象要素包括氣溫、氣壓、相對(duì)濕度、風(fēng)速、風(fēng)向以及位勢(shì)高度；基于此，可以在不配備氣壓傳感器的基礎(chǔ)上，聯(lián)合環(huán)境氣象參數(shù)和北斗/gnss信號(hào)接收信息，基于pppve定位測(cè)速模型進(jìn)行解算完成高精度氣象要素探測(cè)，避免壓力傳感器帶來的誤差的同時(shí)，還可以在提升氣象要素探測(cè)精度的基礎(chǔ)上降低成本。

35、應(yīng)當(dāng)理解，
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
部分中所描述的內(nèi)容并非旨在限定本公開的實(shí)施例的關(guān)鍵或重要特征，亦非用于限制本公開的范圍。本公開的其它特征將通過以下的描述變得容易理解。