用户名: 密码: 验证码:
1680MHz电场探空系统数据采集与处理
详细信息    本馆镜像全文|  推荐本文 |  |   获取CNKI官网全文
摘要
本文介绍了一套低成本轻便式气球、火箭高空大气探测系统的数据处理系统程序设
    计,本系统由调频发射机及高空大气探测有关仪器和地面宽波束抛物面接收天线、低噪
    声接收机及数据处理设备组成,载波频率为1680MHz。主要用于探空气球和火箭探测数
    据的接收和处理。它的探测距离可达178km,而重量远比无线电经纬仪和高空气象雷达
    轻,为无线电经纬仪的五分之一,雷达的十分之一,价格却只为雷达或无线电经纬仪的
    十几分之一。
     球载双球电场仪用来探测雷暴电场垂直分量幅度。它配有温度、湿度、气压传感器,
    既能进行高空大气温度、气压和湿度等常规气象要素的测量,又能完成雷雨云电场特殊
    参量的探测任务。仪器自1994年投入使用以来,先后参加了近20颗卫星的升空安全保障
    任务,为“澳星”等卫星在雷雨期间安全升空,发挥了重要作用。仪器测量范围为
    0.5kV/m~50kV/m,具有良好的线性。微火箭电场仪是一种新型的雷雨云电场探测仪器,
    此仪器于1998年年初试飞成功,电场探测范围1kV/m~100kV/m,探测高度为7.5km左右,
    主要用于飞行器升空安全保障,以及气象部门对雷电、冰雹的探测和预警。
     本系统成功的运用无线电经纬仪对双球电场仪进行定位。中心处理机从Vaisala无
    线电经纬仪中取得方位角、仰角数据,同时从探空仪中取得气压信号并反演出高度,进
    而算出高空风速、风向数据。从而使本系统成功的获得了高空电场、温度、湿度、气压、
    风速、风向数据。在系统程序设计中,运用VB与VC++混合编程的方式进行串口通讯编
    程。使得程序设计得到简化,调试也变得非常方便。
This paper describes one low cost convenient balloonocket sharing
     atmospheric sounding system in upper air and systemic software design of signal
     and data processing of it. This system consists of frequency modulation
     transmitter, instruments of atmospheric sounding in upper air, wideeam
     paraboloid receiving antenna in the ground, lowoise receiver and data
     processing equipment. The frequency of carrier wave is 1680MHz. It mainly used
     to receive and process sounding data of sounding balloon and meteorological
     rocket. The sounding distance can reach to 178km. Its weight is much lighter
     than radiotheodolite and upper air meteorological radar, which is only one fifth
     of radiotheodolite and one tenth of radar, but its price is only one several
     tenth of radar or radiotheodolite.
     The balloonorne two spheres electric field instrument applies to measure
     the magnitude of the vertical component of the electric field in thunderclouds.
     This instrument takes temperature, pressure and moisture sensors. It can either
     measure the routine meteorological factors, or the particular parameters of
     thunderclouds electric field. The instrument has joined in ten satellites safe
     blasting off guarantee since 1994, and played an important role in the safe
     blastoff of ustralian B3 satellite?etc satellite during thunderclouds.
     The instrument can measure the magnitude of the vertical component of the
     electric field ranging from 0. 5kV/rn to 50k V/rn with good linearity. Microocket
     electric field instrument is a new instrument for measuring the electric field
     in thunderclouds. The feature of this instrument is simple structure, high
     integration, microrniniaturization, high mobility, low power dissipation and
     low cost. This instrument succeeds in flightesting in early 1998. The
     measuring range of electric field is from 1kV/rn to 100 kV/m. The measuring height
     is up to about 7.5km. It is mainly applied for insurance of safety launching
     of spacecraft, detection and preliminary warning of lightning and hail in the
     weather department.
     This system applies radiotheodolite to position the balloonorne two
     spheres electric field instrument successfully. The central processing machine
     read azimuth angle and elevation angle and read atmospheric pressure that
     calculate the height from two spheres electric field instrument, so it calculate
     wind speed and wind direction. So this system can acquire successfully electric
     field, atmospheric temperature, moisture, pressure, wind speed and direction.
     I apply mixedanguage programming using VB and VC++ to systemic software design
     in serial communication, so simplify designing and debugging of programming.
引文
1 罗福山,庄洪春,何渝晖等。球载双球式电场仪,地球物理学报,1999,第6期。
    2 罗福山,庄洪春,陈敏捷等。微火箭电场仪的原理及其应用,地球物理学报,2000, 第5期。
    3 W. David Rust and Donald R. MacGorman,Techniques for Measuring Electrical Parameters of Thunderstorms.1986.
    4 科学技术成果鉴定证书。1680MH_Z 大气电场探测系统,2000。
    5 庄洪春,空间电学。科学出版社,1995。
    6 孙景群,大气电学手册。 科学出版社,1995。
    7 宇航空间环境手册。中国科学院空间科学与应用研究中心编。2000年10月。
    8 罗福山,肯尼迪航天中心的雷电防护系统。世界导弹与航天,1991,第3期。
    9 罗福山,雷击飞行器事件与美国航天活动的发射规范。中国航天,1993,第1期。
    10 罗福山,庄洪春等,微火箭电场仪的原理及其应用。地球物理学报,2000,第5期。
    11 地球空间电环境监测分系统系统方案。中科院空间中心,1996年8月。
    12 孙景群,大气电学基础。气象出版社,1987。
    13 陈天辰。航天发射升空期间电环境的数值计算。中科院空间中心学位论文,2000年7 月1日。
    14 罗福山,庄洪春,何渝晖等。KDY 型旋转式电场仪。电测与仪表,1993,第4期。
    15 陈敏捷,微电流的测量。中科院空间中心,本科毕业生实践 (论文、设计) 报告, 1998年6月。
    16 仁顺平,闪电的分形描述辐射场仿真及其参数化研究。中科院空间中心,博士后研 究工作报告,1998年6月。
    17 虞昊,现代防雷技术基础。清华大学出版社,1995。
    18 张霭琛,《现代气象观测》。北京大学出版社,2000年。
    19 宇航空间环境手册。中国科学院空间科学与应用研究中心编。中国科学技术出版社, 2000年10月。
    20 徐祝龄,《气象学》。气象出版社,1994年。
    21 林晔等,《大气探测学教程》。气象出版社,1993年。
    22 王名才等,《大气科学常用公式》。气象出版社,1994年。
    23 国家气象局气候监测应用管理司,《气象仪器和观测方法》。气象出版社,1992年。
    24 李家瑞,《气象传感器教程》。气象出版社,1994年。
    25 KDY 型旋转式电场仪使用手册。中科院空间中心空间电学组,一九九六年七月一日。
    26 吴宇新。“重大自然灾害监测系统”中图像数据传输及压缩技术的研究。中科院空间 中心学位论文,1999年7月1日。
    27 罗福山,庄洪春,何渝晖等,电场标定装置。电测与仪表,1993,第6期。
    28 孙传礼,云闪探测技术的发展。资料,1995。
    29 Winn W P,Byerley L G.Electric fild growth in thunderclouds.Quart.G.Met. Soc.,1975,101:979-994.
    30 Kasemir H W.The cylindrical field mill.Meteorol.Rundsch (Meteorologische Rundschau) 1972,NO:25,33-38.
    31 Dettro G J,Smith L G.A Rocket-borrne electric field meter for the middle atmosphere.Aeronomy Report.University of Illinois Urbana.No.105, 1982.
    
    
    32 Winn W P,Moore C B,Holmes C R et al.A thunderstorm on July 16,1975,over langmuir laboratory.A case study.J.Geophys.Res.,1978,83:3080-3092.
    33 Winn W P,Moore C B,Holmes C R.Electric field structure in an active part of a small,isolated thundercloud.J.Geophys.Res.,1981,86:1187-1193.
    34 Marshall T C,Winn W P.Measurements of charged precipitation in a New Mexico thunderstorm:Lower Positive charge Centers.J.Geophys.Res.,1982,87:7141-7157
    35 Fuquay D M,Positive Cloud-to Ground Lightning in Summer Thunderstorms.J.Geophys.Res.,1982,87:7131-7140
    36 Weber M E,Christian H J,Few A A et al.A thundercloud electric field sounding:Charge distribution and lightning.J.Geophys.Res.,1982,87:7158-7169
    37 Marshall T C,B Lin.Electricity in dying thunderstorms.J.Geophys.Res.,1992,97:9913-9918
    38 Marshll T C.Electric structure and updraft speeds in thunderstorms over the southern Great plains.J.Geophys.Res.,1995,100:1001-1015
    39 Stolzenburg M,Marshall T C.Testing models of thunderstorm charge distributions with coulomb's law.J.Geophys.Res.,1994,99:25,921-25,932.
    40 NASA,Lightning and the space program.KSC Release 1990,No:72-90
    41 Launa M.Maier,Electric Field Mill Network Products to Improve Detection of the Lightning Hazard.Computer Sciences Corporation,Kennedy Space Center,Florida.
    42 Brook,M.,and N.Kitagawa,Radiation from lightning discharges in the frequency range 400 to 1OOOMc/s,J.Geophys.Res.,Vol.69,No.12,June 15,1964.
    43 Malan,D.J.,Radiation from lightning discharges and its relation to the discharge process,Recent Advances in Atmospheric Electricity,557-563,Pergamon Press,1958.
    44 Takagi,M.,and Tosio Takeuti,Atmospherics radiation from lightning discharges,Proc.Res.Inst.Atmospherics,Nagoya Univ.,10,1-11,1963.
    45 Uman A.M.,The Lightning Discharge,Academic,San Diego,Calif.,1987.
    46 Richard,P.,and G.Auffray,VHF-UHF interferometric measurements,applications to lightning discharge mapping,Radio Science,Vol.20,No.2,Pages 171-192,March-April 1985.
    47 Richard,P.,A.Delannoy,G.Labaune,and P.Laroche,Results of spatial and temporal characterization of the VHF-UHF radiation of lighting,J.Geophys.Res.,Vol.91,No.D1,Pages 1248-1260,January 20,1986.
    48 Richard,P.,Thunderstorm monitoring and lightning warning,operational applications of the SAFIR system.
    49 Brook,M.,C.R.Holmes,and C.B.Moore,Lightning and rockets:some implications of the Apollo 12 lightning event,Naval Research Review,April 1970.
    50 Christian,H.J.,V.Mazur,B.D.Fisher,L.H.Ruhnke,K.Crouch,and R.P.Perala,The Atlas/Centaur lightning strike incident,J.Geophys.Res.,94,13169-13177,1989.
    
    
    51 Dettro G J, Smith L G.A Rocket-Borne Electric Field Meter For The Middle Atmosphere.Aeronomy Report.University of Illinois Urbana.NO:105. 1982.
    52 Kasemir H W.The Cylindrical Field Mill.Meteorol.Rundsch (Meteorologische Rundschau) NO:25,33-38,1972.
    53 P.Sarma maruvaka et al.,Development of field-Mill instruments for ground-level and above-ground electric field measurement under HVDC transmission lines,IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol.PAS-102,No.3,March 1983.
    54 Selezneva,A.N,Instrument for calibrating mean of measuring electric field strength,Measurement Techniques,Vol.26,no.10,p.850-2,Oct.1983.
    55 楼顺天,李博菡,基于 MATLAB 的系统分析与设计--信号处理。西安电子科技大学 出版社,1998。
    56 张培强,MATLAB 语言--演算纸式的科学工程计算语言。中国科学技术大学出版社, 1995。
    57 薛学勤,Visual Basic for Windows 程序设计基础。北京航空航天大学出版社,1995。
    58 Brian Siler,Jeff Spotts,Visual Basic 6 开发使用手册。机械工业出版社,1999。
    59 (美) Microsoft 公司,著。Visual BasiC 6. 0 组件工具指南。希望图书创作室, 译。北京希望电子出版社,1999。
    60 (美) Brian Siler,Jeff Sports,著。Visual Basic 6 开发使用手册。康博创作 室,译。机械工业出版社,1999。
    61 (美) Kate Gregory,著。Visual C++ 6 开发使用手册。前导工作室,译。机械工 业出版社,1999。
    62 谢勇。Visual C++ 6. 0 实例精通。科学出版社,2000。
    63 蒋华。Visual C++ 5. 0 编程技术。北京航空航天大学出版社。
    64 王爱英。计算机组成与结构。清华大学出版社,1990。
    65 (美) Steven Holzner,著。Visual Basic 6 技术内幕。详实翻译组,译。机械工 业出版社,1999。
    66 王爱英。计算机组成与结构。清华大学出版社,1990。
    67 木林森等。Visual C++ 5. 0 使用与开发。清华大学出版社,1997。
    68 戴梅萼,微型计算机技术及应用--从16位到32位。清华大学出版社,1996。
    69 陆坤,电子设计技术。电子科技大学出版社,1997。
    70 章诗白,现代电子学及应用。高等教育出版社,1994。
    71 标 题:VC6. 0下利用 MSComm 控件实现双机 Modem 通讯,发信站:BBS 水木清华站 (Wed Feb 28 16:26:30 2001)
    72 林玉坤,朱卫国等译.日本静止气象卫星.航天工业部航天研究院 513 所.
    73 南京大桥机器厂.702 高空气象雷达站技术说明书,1971
    74 VAISALA.Vaisala Radiotheodolite for Accurate, Passive and Independent Upper Air Windfinding.VAISALA of FINLAND,1996. 06.
    75 王毓银。脉冲与数字电路[M]。高等教育出版社,1992。
    76 Victor P.Nelson等。数字逻辑电路分析与设计。清华大学出版社,1997。
    77 (美) John M.Yarbrough。数字逻辑应用与设计。李书浩等,译。机械工业出版社, 2000。
    78 陆坤等。电子设计技术。电子科技大学出版社,1997。
    79 赵林明等,数据拟合程序设计及其应用。河北科学技术出版社,2000年5月。

© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号

地址:北京市海淀区学院路29号 邮编:100083

电话:办公室:(+86 10)66554848;文献借阅、咨询服务、科技查新:66554700