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.     

湖北省北斗水汽电离层监测系统基准站设计与实施

2012年底,随着北斗卫星导航系统基本覆盖亚太地区,北斗导航系统逐步替代GPS作为地基水汽研究的主要探测手段将成为我国气象部门一个重要努力方向。重点介绍了利用湖北省GPS基准站现有资源进行北斗水汽电离层监测系统(简称BDS)基准站建设,主要包括现有GPS基准站的情况介绍,北斗水汽电离层监测系统(BDS)基准站的站点选址、探测环境测试、设备安装调试等的设计与实现。湖北省BDS基准站作为我国气象部门首个基于北斗水汽电离层监测示范系统,对今后基准站的建设具有一定的借鉴意义。     

北斗和GPS反演大气可降水量的对比分析

北斗地基增强系统是我国北斗卫星导航系统重要的地面基础设施,它可以获取高精度、高时间分辨率的水汽产品,满足数值预报、空间天气监测和预警业务的需求。本文利用2017年北斗地基增强系统中北斗单模、GPS单模和GPS+BD双模的数据资料,对同址的北斗气象站、GPS气象站和探空站反演大气可降水量进行对比分析,结果表明:(1)现行北斗地基增强系统所提供的数据,可以有效地用来反演大气柱总水汽含量,所得结果合理,平均偏差都小于1 mm,在变化上与GPS系统和探空系统基本一致,对数值预报有一定的指示作用;(2)与GPS系统相比,GPS单模/PWV和GPS+BD双模/PWV的均方差小于2 mm,相关系数均在0. 97以上,表明两者在反演PWV的精度上与GPS系统相当,而北斗单模/PWV的均方差为3～6 mm,相对方差达到了15%～20%,其精度与GPS系统还有一定的差距;(3)与探空相比,北斗单模在个别时次变化趋势上存在不一致的情况,其均方差为2. 14～6. 12 mm,相对方差为15. 32%～20. 84%,其误差可能是由于探测系统误差等因素造成的,而GPS+BD双模和GPS单模会更加稳定。     

北斗气象预警信息发布系统及其在秭归的应用

北斗气象预警信息发布系统是中国气象局依托"基于北斗导航卫星的大气海洋和空间监测预警应用示范工程"建设的新型预警信息发布系统,它通过北斗卫星,以广播的方式发布预警信息,发布范围广,时效有保障。2015年,该系统在湖北开展示范应用,秭归承担了140个北斗预警终端的部署和使用。本文介绍了该系统的构成和核心技术,从终端部署、业务管理、信息发布3个方面,总结了系统在秭归的应用。与秭归现有手机短信、气象预警大喇叭、电子显示屏发布手段进行了比较。北斗气象预警信息发布系统在秭归的应用,提高了秭归气象预警服务能力和管理水平,为未来基于北斗卫星的预警信息发布系统建设和运行积累了宝贵经验。     

北斗探空系统研发及其测风性能初步分析

高空气象观测是综合气象观测系统的重要组成部分,对天气预报、气候变化等业务科研具有重要的作用。基于北斗卫星导航系统研发了北斗探空仪及地面接收系统,目前试验样机生产已初步完成。北斗探空仪可采取单北斗、单GPS、北斗与GPS混合定位测风等3种测风模式,试验结果表明:北斗探空仪采用混合定位测速方式测风与GPS标准探空仪相比, 北向速度标准差为0.05 m·s-1,平均偏差为-0.05 m·s-1; 东向速度标准偏差为0.03 m·s-1, 平均偏差为-0.01 m·s-1; 高度标准偏差为6.88 m,平均偏差为7.48 m。北斗探空仪测风性能与GPS探空仪相当。     

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。     

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。     

北斗反射信号海风探测数据分析与检定

利用导航卫星反射信号(GNSS-R)进行海风海浪探测为海洋气象提供了一种新的观测手段,数据分析及有效性检定是确定系统探测能力的重要过程.在描述北斗GEO卫星进行海风探测机理的基础上,利用北斗反射信号的相关时间进行了海风的反演.同时针对国家北斗应用项目"基于北斗导航卫星的大气海洋和空间监测预警应用示范工程"在山东进行试验和试运行期间产生的风速观测数据进行分析,并通过与标准数据的对比,确定了该方法的有效性.     

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。     

中国气象卫星数据共享服务现状和发展

分析了国家卫星气象中心在为全国气象系统及气象系统以外各类用户,提供气象卫星数据资料和产品的分发共享服务方面的发展过程和当前服务现状,及其所采用的相关技术手段和所存在的问题.并在此基础上提出:从分析各类用户的不同需求入手,在提高卫星气象产品品质上下功夫,采用适当的先进技术,向不同用户提供有质量的气象卫星数据共享服务.     

卫星遥感监测森林火情传输服务系统

卫星遥感监测森有传输服务系统是为用户建立的服务界面，依托于计算机网络通讯，用微机把卫星遥感森林火情监测信息展示在用户面前，彻底改变了以前只能用电话传输火情的信息方法，使用户能快速，高效和全面了解火点信息，为防火指挥机构及时掌握火情动态和指挥扑救火灾提供可靠依据。     

基于北斗一号的高空风探测方法研究

我国自2000年建立北斗一号导航系统,2003年开放民用,北斗系统在气象领域的应用广受关注。分析研究北斗一号应用于高空风探测的可行性并进行了试验和验证。利用探空仪实时探测的高精度温、压、湿数据,实时确定探空仪高度,注入北斗定位单元,通过无源定位方式确定探空仪位置,获取计算层风。通过与GPS测风系统进行双施放比对,风速偏差约为0.5m/s,初步满足业务应用要求。     

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%。     

捷联/天文/多普勒组合导航技术,在舰船导航中的应用

为了提高舰船组合导航精度与可靠性,针对其特殊应用场合,将天文导航系统提供的位置和姿态信息、多普勒速度声纳提供的舰船速度信息与捷联导航系统进行信息融合,分析了捷联惯性导航系统、天文导航系统和多普勒导航系统的原理,分别建立了组合导航系统信息融合状态方程和量测方程,并对组合导航系统进行了系统仿真实验,实验结果表明,模糊自适应Kalman滤波器收敛速度快,具有一定的容错能力,在天文辅助捷联组合导航系统中可以有效地提高水面舰船组合导航系统的精度.     

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。     

基于数据湖的省级卫星直收站数据共享服务设计

针对省级卫星直收站数据存储分散造成共享应用不便的问题,提出卫星多源数据便捷高效访问和安全分级管理方案。引入数据湖技术,按照全国统一规范构建了基于气象大数据云平台的省级气象数据湖系统,基于此实现了FY-3、FY-4卫星地面直收站原始接收数据、加工处理产品等多种卫星数据入湖集中管理,并提供统一的数据共享服务,解决了海量多源异构数据的存储、管理和共享服务等技术难题。通过数据湖统一权限控制,实现对用户访问数据的分级管理,保障了数据应用的稳定性和安全性。通过数据湖统一文件目录服务,实现长时间序列文件的便捷快速获取,有效支撑卫星数据的服务应用和挖掘分析。     

贵州飞机人工增雨空地通信作业指挥系统研制与应用

为了进一步提高飞机增雨空地跟踪指挥科学作业效率,建立了集作业跟踪指挥监控通信于一体的贵州飞机人工增雨空地通信作业指挥系统。 本文简述北斗卫星导航系统特征,紧密联系贵州飞机人工增雨实时跟踪指挥作业需求,实现了贵州飞机人工增雨业务工作中飞行航线设计和申报、飞行作业时实时GPS数据收集、飞行轨迹信息实时显示和监控、催化剂播撒情况和实时作业决策指挥等功能。实践的结果表明,自2018年以来使用该系统应用于每次飞机人工增雨空地协调跟踪指挥作业,作业指挥效果较好,使得贵州飞机人工增雨工作在抵御干旱、增加水库电站蓄水、保护生态文明建设、保障脱贫攻坚成果等方面发挥重要作用。     

风云气象卫星数据存档与服务系统

国家卫星气象中心依托风云卫星工程,对多批次工程建设采取统一设计、滚动开发、分批扩展的方法,建成气象卫星数据存档与服务系统。系统架构于多个高性能计算机集群,应用可配置的动态加载容器和多机作业负载均衡并发处理技术将集群构建为高扩展性、高可用、高效率的业务系统。对Internet的全集数据共享技术、分布式时空一体化数据库存储技术、基于WebGIS的全球卫星影像发布技术、可视化处理与显示技术、三维地球影像发布技术、多源数据融合处理技术等多项关键技术进行研究与应用,为用户提供多种数据共享服务方式,提高了数据下载效率。目前,国家卫星气象中心已存档国内外21颗气象卫星801类共1150 TB数据,为24258个注册用户提供各类数据共享服务,该系统亦可通过配置扩展,适应未来国家卫星气象中心数据存档与服务的需求。