基于I2C总线的多点温度采集系统

基于I~2C总线特点,以P89LPC922单片机为核心,设计一个单主机多从机的多点温度采集系统,主机由P89LPC922单片机、数码管显示、电源、报警、键盘等模块组成.而从机是由LM75A型数字温度传感器等组成,采集节点的实时温度值,响应主机请求发送温度数据,并编写方便与用户程序连接的I~2C软件包.经测试,该系统测温范围为-55～+125℃,测量精度达到0.125℃,因此该温度采集系统设计是一个可综合处理多点温度信息的测量系统.     

多角度偏振辐射计大气偏振信号多路同步采集系统设计

多角度偏振辐射计是一种通过扫描方式获取大气多角度光谱偏振信息的仪器.根据大气多角度偏振信息测量原理,重点设计了偏振辐射计的多路大气偏振辐射信号同步采集系统,并对此系统进行信息测量.实验结果表明:多角度偏振辐射计大气偏振多路同步采集系统满足设计要求.     

激光雷达斜程能见度的一种探测方法及其分析

提出利用激光雷达多仰角探测方法对大气斜程积分能见度测量的方案.该方案以大气光学厚度替代传统的利用大气消光系数分布求解斜程能见度,从而克服了在低能见度下,由于大气多次散射,斜程能见度难以测准的缺点,提高了探测精度,为飞机起飞着陆提供了较为准确的气象参数.利用Monte-Carlo方法模拟计算了3种大气消光分布情况下采用该方法测量的积分能见度.结果表明：在激光探测区域内和垂直高度相同的大气消光分布均匀的假设条件下,只要在设计激光雷达时,恰当选择系统参数（如激光脉冲能量、积分累计时间、窄带滤光片带宽等）使得信噪比满足一定的条件,该方法是可行的,且能见度探测误差不超过4.3%.     

基于瑞利激光导星的大气湍流廓线测量仪设计

对基于瑞利激光导星的大气湍流廓线测量系统进行了研究,系统利用脉冲激光在测量区域大气层内不同高度形成信标星,以此测量地面至信标星之间的大气湍流信息。本文在分析瑞利激光导星湍流廓线测试的原理和系统组成基础上,对系统关键参数进行了优化选取,并设计了激光发射系统和差分像移接收系统,最后对系统性能进行评估。结果表明:系统可对地面高度0.2~10 km范围内的大气进行湍流廓线测量,该技术在地基天文观测、星地激光通信、地基激光武器领域具有重要的应用价值。     

近地层大气光学湍流自动观测系统

利用CSAT3三维超声风速仪与WXT520多功能气象传感器组成近地层光学湍流自动观测系统,使用太阳能电池供电和无线传输实现无人值守,可同时测量常规气象参数和大气折射率结构常数Cn2。系统包含一个控制中心和三个测量子站,可同时对三个测量点进行观测。通过对超声虚温进行湿度修正后得到真实温度,采用单点温度脉动法计算大气折射率结构常数Cn2,计算结果与温度脉动仪实测Cn2吻合较好。本系统可适应复杂恶劣的测量环境,性能稳定可靠,且测量子站可扩展。     

气象环境监测远程数据采集系统

针对小区域范围气象环境监测问题,设计了一种气象环境检测远程数据采集系统。该系统以MSP430单片机为控制核心,利用多种气象环境传感器采集相关信息参数,并通过NRF24L01无线收发模块和GSM通信模块实现了对所测气象环境数据的远程无线传输。实验结果表明,该采集系统实现了小区域气象环境参数的实时无线监测,测量精度高,稳定性好。     

双主机冗余显示系统的分析和设计

根据大屏幕行业应用的高可靠性要求,设计了双主机冗余视频显示方案.利用目前最新的PCI Exrpess总线技术,在桥芯片PEX8696的基础上搭建双主机通信通道,通过非透明桥的心跳寄存器传送主机的信息,从而实现了从机对主机工作监控的功能,达到高可靠性的要求.在系统启动初期,针对可能出现的情况,设计了系统状态转换机制,保证冗余系统的正常启动和运行.分析结果表明,该视频冗余的设计机制合理,系统中各状态转换安全,大大提高了系统运行的可靠性.     

一种小型舰船的航向姿态测量系统

设计了一种用于小型舰船的航向姿态测量系统。该系统对陀螺罗经的航向数据和姿态传感器的横滚、俯仰数据进行实时处理,能为小型舰船提供高精度的航姿信息,且系统体积小,易于安装。经过调试和试验,该测量系统已得到成功应用。     

基于单片机的自动气象监测系统的设计与实现

随着电子技术和气象监测技术的不断进步,现代气象监测已经由原来的人工监测逐步过渡到自动气象监测。设计了一种基于单片机的自动气象监测系统,该系统主要由数据采集部分、数据接收部分和上位机组成。数据采集部分负责采集温湿度等数据信息,数据接收部分负责将采集到的温湿度等数据信息进行显示,并发送到上位机保存及后续处理。该系统具有稳定性高、精度高、操作应用范围广、适应性强,可实现无人值守等优点,可广泛应用于农业、水文、军事、仓库、机场、科学研究等领域。     

基于无线传感器网络的气象信息实时监测系统

为了实时、精准监测气象信息，设计了一种基于无线传感器网络的气象信息实时监测系统。首先感知并采集各项气象信息，在信息存储、转换以及控制等处理完成后，再传输至无线传感器网络通信模块，利用传感器网络节点无线通信协议将采集的气象信息传输到上位机中，实时、可视化显示出当前气象状态监测结果。实验结果表明：该系统采集气象信息时的CPU占有率区间为0.3～0.4,网络流速区间为6000Kb/s～7000Kb/s,资源占有率较小且鲁棒性较好，可以实时、有效监测气象信息，信息处理效率较高。     

被动DOAS污染源遥测中MM5风场数据精度研究

车载被动DOAS污染源排放测量技术近年来被广泛应用,但是烟羽高度风场数据的获取一直是个难题.开展了不同大气稳定度条件下三种风场数据的对比分析,根据Pasquill-Turner稳定度分类法,用近地面不同来源的风场实测数据考察了中尺度大气模式MM5的模拟风场数据的准确性.研究结果表明,当大气稳定度被判别为弱不稳定(C类),MM5模式输出的风速数据与地面气象站实测的风速、风廓线雷达的风速数据变化趋势一致,误差较小,但风向误差偏大,在大气稳定度判别为中性(D类)时,MM5模式输出的近地面(10 m,150m)风速数据与地面气象站实测数据、风廓线雷达的观测数据的变化趋势一致(相关度＞0.6),误差较小,盛行风向一致.因此,提出在大气稳定度在中性级别时,用MM5模式为车载被动DOAS污染源监测提供风场条件,以弥补气象实测条件受限等情况带来的数据不足.     

固定式边界层风廓线雷达TR组件相关故障分析

固定式边界层风廓线雷达是一部上视、晴空探测脉冲多普勒雷达,能实时探测大气三维风场,能不间断地提供被探测高度范围内的大气水平风场、垂直气流、大气折射率结构常数等气象要素随高度的分布。对固定式边界层风廓线雷达的组成、原理进行了简单的阐述,并着重介绍了关于固定式边界层风廓线雷达TR组件相关故障的发现和排除方法。     

3维激光测风雷达技术研究

为了精确测量3维大气风场的实时状态以应对低空风切变在飞行器起降过程中给飞行器带来的多种问题,通过DBS四波束风场反演原理研制出一款小型3维激光测风雷达。对大气风场展开测风试验并获取风场数据,并与其它标准测风设备的数据对比分析。结果表明,雷达在晴天和阴天的天气状况下均可以实现对大气风场的有效测量,风速均方根误差0.42m/s,风向均方根误差5.33°。该雷达精准度高、稳定性好,对风切变预警、中低空大气风场预报及飞行器飞行通道的风场测量具有重要作用。     

Estimation of sea-surface winds using backscatter cross-sectionmeasurements from airborne research weather radar

A technique is presented for estimation of sea-surface winds using backscatter cross-section measurements from an airborne research weather radar. The technique is based on an empirical relation developed for use with satellite-borne microwave scatterometers which derives sea-surface winds from radar backscatter cross-section measurements. Unlike a scatterometer, the airborne research weather radar is a Doppler radar designed to measure atmospheric storm structure and kinematics. Designed to scan the atmosphere, the radar also scans the ocean surface over a wide range of azimuths, with the incidence angle and polarization angle changing continuously during each scan. The new sea-surface wind estimation technique accounts for these variations in incidence angle and polarization and derives the atmospheric surface winds. The technique works well over the range of wind conditions over which the wind speed-backscatter cross-section relation holds, about 2-20 m/s. The problems likely to be encountered with this new technique are evaluated and it is concluded that most problems are those which are endemic to any microwave scatterometer wind estimation technique. The new technique will enable using the research weather radar to provide measurements which would otherwise require use of a dedicated scatterometer     

Ocean surface wind speed and direction retrievals from the SSM/I

A semiempirical model is developed that retrieves ocean surface wind direction information in addition to improved wind speeds from Special Sensor Microwave/Imager (SSM/I) measurements. Radiative transfer and neural network techniques were combined in the authors' approach. The model was trained and tested using clear sky cases, but atmospheric transmittance is retrieved so that retrieval in other than clear sky conditions is possible. With two SSM/I instruments currently providing operational ocean surface wind speed retrievals, the addition of wind direction information and improved wind speed retrievals will enhance the impact of this data in weather prediction models and marine weather forecasting     

增程型L 波段风廓线雷达探测性能分析

风廓线雷达作为一种新型的大气风场探测设备,具有时间分辨率高、连续性和实时性好等特点,已广泛应用到各行业。文中首先分析了增程型L 波段风廓线雷达的探测能力,简要介绍了该雷达的系统设计;然后,利用中国气象局海口站业务运行一年的观测数据,从探测高度和数据准确率等方面对雷达探测性能进行了统计分析。结果表明:增程型L 波段风廓线雷达满足设计指标要求,可用于低对流层大气风场的观测。     

大气重力波引起的偶发钠层研究

利用了中国科学院临近空间环境野外综合探测站（廊坊,39N,116E）的钠荧光多普勒激光雷达和流星雷达的探测数据对廊坊上空大气重力波引起的偶发钠层（SSL）进行了研究。首先从大气重力波方程出发,计算分析了大气水平风剪切和垂直风场之间的相位关系;其次利用了钠荧光多普勒激光雷达和流星雷达的实测数据对大气重力波引起的偶发钠层进行了分析研究;经研究分析可知,由于大气重力波引起强的水平风切变和垂直风场风向反转的共同作用,其堆积效应使得钠原子密度增强,形成了偶发钠层。     

高低空一体化测风激光雷达

高时空分辨率的大气风场探测对提高数值天气预报的准确性、大气动力学过程的研究、气候研究等具有很重要的意义。介绍了基于双Fabry-Perot标准具的直接接收激光多普勒测量原理。提出了40 km的高低空大气风场同时观测的技术方法。给出了利用大气气溶胶和分子散射信号的Mie-Rayleigh多普勒测风激光雷达的系统结构,并分析了工作波长、望远镜口径、扫描天顶角和标准具参数等激光雷达系统参数。研究了扫描角度误差、气溶胶后向散射信号、大气温度对风场探测精度的影响。分析了雷达系统的总体性能,得出在40 km高度处,当距离分辨率为500 m、时间分辨率为30 min时,水平风速探测精度优于6 m/s,可以满足有关应用的要求。     

CAWS600B气象站电源控制系统应用解析

随着大气监测自动化系统建设全面建设完成,越来越多的自动气象站投入了业务运行,占据了国内近8成CAWS600B型自动气象站维护保障工作成为气象技术装备工作的新问题。此类型自动气象站的故障很大一部分是由于电源控制系统造成的,为方便同行更好的做好气象技术装备保障工作,对CAWS600B型自动气象站的电源控制系统原理进行了详细的应用解析,并重点分析了几种常见典型故障及处理方法,可为气象装备技术保障人员提供参考依据。     

非相干多普勒测风激光雷达鉴频算法

风场对大气的运动状态和运动趋势具有很强的代表性,所以风场的测量精度对数值天气预报和气候研究都至关重要。激光雷达具有很高的时空分辨率,在近几十年发展迅速,在对地观测中的作用越来越大,尤其在大气风场的探测中得到了很大的应用。本文从探测原理、分类和技术等方面分别对多普勒测风激光雷达进行了介绍,并着重总结了非相干多普勒测风激光雷达的多普勒频移算法,可以为我国星载激光雷达的研究提供参考。