北斗卫星通信在应急自动气象站中的应用

为了能够在发生灾难事故时进行紧急通信,应急自动气象站采用了北斗卫星导航定位系统的简短通信技术。在北斗卫星通信方式设计过程中,采取压缩数据包长度、主动传输+失败应答通信模式、对通信终端采取休眠工作等方式,在保证数据传输质量的同时减少不必要的通信次数,降低系统功耗,延长工作时间。研究结果表明,采用本文的通信设计,可以实现:1)将数据包长度压缩60%,满足了北斗卫星短信包的长度要求。2)兼顾解决了数据完整性问题和通信资费问题,在正常工作状态下采用自动定时传输模式节约通信资费;在通信失败的情况下采用主从应答通信模式,通过向自动气象站发出数据补收命令,及时取得丢失的数据。3)有效地降低了系统的功耗,通信终端平均功耗下降了10%。     

基于北斗卫星短信通信方式的无人值守自动气象站网

以新疆气象局基于北斗卫星短信方式布设的无人值守自动气象站网为例,介绍北斗卫星短信通信方式在无人值守自动气象站数据传输中的实际应用,重点介绍无人值守自动气象站数据传输的特殊需求、通信传输网的架构模式、信息处理流程、控制方式等方面的技术内容,并针对新疆气象局的实际应用情况,对无人自动站采用北斗卫星短信通信方式传输数据的优势与不足进行分析,提出了北斗卫星短信方式在无人自动气象站数据传输方面具有较广的应用空间。     

船舶自动气象站中心采集系统的设计与实现

设计并实现中心采集系统,能够实现对船舶、石油平台自动气象站的数据采集、处理、存储、上传、监控及分发。目前中心采集系统已经投入运行,适用范围涵盖安装在船舶、石油平台、偏远山区等无GPRS信号区域以北斗终端作为通信模块的自动气象站,实现气象产品共享,应用效果良好。     

基于北斗卫星的预警信息发布技术研究及实现

利用北斗卫星短报文通信功能,以广播方式发布预警信息,可提高预警信息的覆盖范围和时效性, 填补我国海洋及陆地边远地区预警信息发布空白。但北斗卫星预警信息发布存在传输速率低、冗余信息量大、长预警信息发布成功率低的问题。该文对北斗卫星预警信息发布系统的系统结构、协议体系和关键问题开展研究,通过指挥机并联、预警信息编码、影响区域识别、联合补包等方法,解决了北斗卫星预警信息发布系统建设的关键问题。在此基础上,该文设计了预警信息网络发布协议、预警信息北斗发布协议和预警信息北斗传输协议,并开发了原型系统。     

基于北斗的自动气象站报文传输方案设计

针对北斗卫星下行通信受4G和WIFI信号带内干扰导致传输成功率低的情况,设计了基于增加传输次数来降低误码率的自动气象站报文北斗传输方案。首次提出并建成用于传输自动气象站报文的双北斗指挥机用户群,根据北斗用户机的传输能力设计专用的气象报文编码格式,利用冗余频度开展报文重发,实现单个时次报文的4次重复接收,稳定地保证了较高的传输成功率。方案同时实现了观测报文1min内到达预报员桌面,在稳定性和时效性上均取得了突破。     

北斗卫星应急通信传输试点建设

根据福建省气象局开展北斗卫星应急通信传输试点工作的部署和要求,在南平市气象局选择3个有代表性的台站建设北斗卫星通信传输终端,分别在南平市气象局和福建省气象信息中心建设北斗卫星通信传输接收系统（中心站）,并部署北斗通信中心站软件和终端软件,进行通信传输试点.利用北斗卫星通信系统传输国家级自动站观测数据、系统校时、文字通信功能均达到项目预期目标.传输率、误码率、时延和稳定性均能满足业务化运行的要求.实现公网运营商电路中断的应急状态下传输自动站观测数据和进行文字通信等,从而为防灾减灾服务.     

基于北斗卫星的气象灾害预警发布系统设计和应用

北斗卫星系统是我国具有自主知识产权的第一代卫星导航定位系统,具有授时、定位、短报文的三大功能。介绍基于北斗卫星预警发布系统的应用需求分析、功能流程设计与实现、系统应用实验和效果检验。通过该系统的设计和应用,有效解决了偏远农村、山区预警发布"最后1公里"的瓶颈问题,扩大了预警发布的覆盖面;弥补了城市密集区预警信息手机短信发布延迟和信息阻塞的缺陷,极大提高了预警发布的时效性;实现了灾情实时上传,形成了发布、接收、反馈于一体的预警发布体系,为北斗卫星在我国应急体系建设中的应用提出了建议。     

基于北斗卫星预警信息发布的通信参数设计

基于北斗卫星的预警信息发布是利用北斗卫星导航系统的短报文功能进行预警信息的发布,可有效提高预警信息发布的覆盖范围和时效性。该文提出了这种发布方式下一种新的通信参数设计方法,预警信息的传输次数和指挥机的通播ID数是基于北斗卫星的预警信息发布方式中需要确定的两个重要通信参数。定量分析表明:随着传输成功率阈值或预警信息分包数减小,预警信息的最优传输次数呈阶梯状减少;随着发布时效增加,指挥机的最优通播ID数近似线性减少;随着传输成功率阈值或预警信息分包数减小,指挥机的最优通播ID数呈阶梯状减少。该文提出的通信参数设计方法可在相关基于北斗卫星的预警信息发布系统设计时作为指标推算的参考依据。     

基于北斗系统的ARGO浮标设计

为了设计一种基于我国自主卫星导航定位系统的ARGO浮标,提出了应用北斗卫星导航定位系统的ARGO浮标设计方案.阐述了ARGO浮标的基本原理、应用概况和现有北斗卫星导航定位系统的基本应用,初步提出了基于北斗卫星导航系统的ARGO浮标设计方案;从通信方式、体制和定位、配重等方面对基于北斗的ARGO浮标设计进行了可行性分析,研究了基于北斗卫星导航定位系统的ARGO浮标通信方式和两种通信模式.研究表明,基于北斗卫星导航定位系统的ARGO浮标方案可行.     

厦门市自动气象站数据通信系统设计

结合厦门市实际情况,在信息传输环节,厦门市自动气象站采集的信息传输更适合采用无线方式完成数据通信。设计了一种基于GPRS网络的多点对单点主从式自动气象站数据通信传输系统。系统中各自动气象站点的数据采集器完成气象要素信息采集,各站点的GPRS通信模块在GPRS网络中通过DDN专线与租用静态IP地址的移动中心服务器构成数据通信传输网络,中心服务器与厦门市气象台网络信息中心通过TCP/IP协议实现实时通信,气象观测终端软件完成数据的存储及加工。截止到2010年9月初,系统已稳定运行8个月。该系统不受传输距离的限制、成本低、建设快,适用于各类气象自动站远程数据传输和控制,提高了气象信息发布效率。     

基于GNSS差分定位的天气雷达坐标精确定位研究

天气雷达天线馈源的精确定位关系到雷达数据的精确使用和天气雷达全网拼图的使用效果.目前,国内新一代天气雷达天线馈源坐标基本都是使用GNSS(GLobal Navigation Satellite System)系统中的美国GPS(Global Position System)系统接收机,在雷达塔楼楼顶单点瞬时定位测量得到的,误差一般大于30 m.为了提高定位精度,将GPS精确定位技术与全站仪测量相对高度结合起来,提出了一种测量天气雷达的馈源坐标的方法,可使天线馈源的海拔高度测量精度达到10 m以内.使用这种方法对北京市气象局S波段新一代天气雷达天线馈源坐标进行了实地测量,精度达到设计要求.     

基于北斗反射信号的支持向量回归机海面风速反演研究

随着全球导航卫星系统的发展,一种基于导航卫星反射信号(GNSS-R)的海洋遥感技术成为近年来研究的热点。为研究GNSS-R测风方法,分析了海面风速与反射信号时延功率之间的关系,同时结合机器学习方法中的支持向量回归机方法,将反射信号时延功率作为训练标签,最终完成海面风速的反演。将"北斗反射信号海风海浪探测系统——山东示范站"项目期间海风海浪系统的探测结果与同期风速仪探测结果进行对比分析,结果表明,两者具有很好的一致性,海面风速的反演精度为2.4 m/s,证明了基于北斗反射信号的支持向量回归机海面测风方法是可行的。     

Seasonal Characteristics of Surface Radiation Fluxes on the East Rongbuk Glacier in the Mt.Everest Region

Ground-based measurements are essential for understanding alpine glacier dynamics,especially in remote regions where in-situ measurements are extremely limited.Prom 1 May to 22 July 2005(the spring-summer period),and from 2 October 2007 to 20 January 2008(the autumn-winter period),surface radiation as well as meteorological variables were measured over the accumulation zone on the East Rongbuk Glacier of Mt. Qomolangma/Everest at an elevation of 6560 m a.s.l.by using an automatic weather station(AWS).The...     

珠穆朗玛峰北坡冰川表面不同季节气象特征分析

在极端高海拔地区获取定点的气象观测资料对于研究山地冰川与气候变化的关系极为重要。2005年5月1日-7月22日（春末夏初）和2007年10月2日-2008年1月19日（秋冬）在珠峰地区海拔6560m的东绒布冰川积累区进行了包括气温、湿度、风向风速和气压在内的气象要素观测。对观测资料的分析表明,气温和湿度与附近较低海拔定日气象站的变化趋势基本一致,证明了在极端环境下获得的气象观测资料的合理性。春末夏初月平均气温从5月的-11．3℃上升到7月的-3．4℃,秋冬季月平均气温则从10月的-11．3℃下降到次年1月的-19．0℃。在春末夏初受印度季风影响,湿度呈持续增加趋势,月平均湿度混合比从5月的1．4g／kg增加到7月的5．4g／kg;而在西风环流控制下的秋冬季湿度呈缓慢降低,月平均湿度混合比从10月的1．4g／kg降低到次年1月的0．5g/kg。春末夏初主要以阴天为主,秋冬季则是晴天占据主导地位。西风环流控制时东绒布冰川盛行西北风,风速较大,极端最大风速可达35m／s。而受印度季风影响时东绒布冰川以南风为主,风速相对较小。     

区域自动气象站双卡备份通信技术的实现与应用

通过对区域自动气象站无线传输双卡通讯模块试制,再通过通信软件技术,实现通信模块双卡自动备份并自适应4G、3G和2G信号,解决因单个通讯运营商基站故障导致的传输不通畅问题;提高区域自动气象站传输及时率。     

利用地基北斗站反演大气水汽总量的精度检验

采用上海市气象局建立的北斗气象站的2014年观测数据和我国自主研发的精密导航数据处理软件PANDA (position and navigation data analysist) 实现了基于北斗数据的大气水汽总量 (precipitable water vapor,PWV) 反演,并将利用北斗卫星信号解算的大气水汽总量 (W_BD) 结果与目前较为成熟的GPS卫星反演结果 (W_GPS) 和无线电探空反演结果 (W_Radio) 进行对比,研究表明:反演的W_BD与W_GPS的均方根误差均低于3.5 mm,反演的W_BD与W_Radio的均方根误差为3.6 mm,两种对比方式的相关系数均在0.95以上,反演方法以及地理位置的差异对于反演结果有一定影响;反演的W_BD能够很好地反映出大气中水汽的变化特征,对于气象短时临近预报、气候分析有指示作用。     

Milos500型自动气象站雷电过电压防护

雷电过电压幅值高、陡度大,自动气象站的微电子设备脆弱,一旦遭遇雷击则损失重大。据此。分析了自动气象站的雷电过电压强度、入侵途径,并参照通信系统的防雷措施,探讨了用接地防反击、电磁干扰,多级重点保护电源,加装保护器和保护通信线路及传感器、采集器等方法来防护雷电灾害。以确保自动气象站正常有效地工作。     

新型自动气象站故障智能诊断系统设计

为提高台站人员对新型自动气象站的运行保障能力,基于2017—2020年江西省93个台站新型自动站设备的省级维修保障档案,将新型自动站仪器系统故障设备进行归纳分类,分析了故障诊断的逻辑方法,厘清故障现象与故障设备的关联性,归纳"现象—故障件—处理方法"的映射关系,在此基础上设计新型自动站故障智能诊断系统.系统包括硬件模块和短距离无线通讯模块,硬件模块实时检测自动站采集器的运行状态参数;无线通讯模块实现硬件与软件之间的短距离远程通讯.软件程序安装在值班机房,实现远程控制、故障状态显示、智能诊断、记录存档等功能.     

2015—2020年全国地面气象观测装备运行能力评估

基于综合气象观测系统运行监控平台中运行的2418套国家级地面气象观测装备台站2015—2020年的9172次自动站故障维修记录，通过统计各省自动站平均故障指数、平均故障修复时间对保障情况进行了综合评估。对故障部位和故障原因进行了统计和分析，结果表明：①每年6月、7月和8月故障数较多，故障主要集中在采集器、通信传输设备、供电设备3个部位；故障原因中，自然损坏占比最大。②采集器的故障中，自然损坏、雷击、供电和电源所造成的故障率较高。③南方多发生由于供电和电源以及通信原因造成的故障，北方则多通信和自然损坏原因造成的故障。针对故障多发部位和故障原因提出了相应维护建议。