CN105629336A - Gnss风场测量芯片及气象探空仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GNSS风场测量芯片,包括：风场解算模块，用于根据输入数据对解算大气层风速参数和大气层风向参数；处理模块，将所述大气层风速参数和大气层风向参数按照预定数据格式输出。同时本发明还公开了一种包含该GNSS风场测量芯片气象探空仪。采用本发明可以实现对高空大气风速和风向数据的探测。

Description

GNSS风场测量芯片及气象探空仪

技术领域

本发明属于气象探测、无线电技术领域，特别涉及一种双频GNSS风场测量芯片。

背景技术

气象探空仪是一种常用的、重要的气象探测设备，其通常采用温度传感器、湿度传感器、气压传感器等传感器采集地面到30km高空的大气温度、湿度、气压等数据并进行记录，再利用地面雷达等设备或探空仪自带的导航模块对探空仪进行空中定位，从而可探测从地面到30km高度的大气温度、湿度、气压、风向、风速等数据，提供给气象部门等相关部门参考。

目前，大气温度、湿度、气压可借助于各种传感器实现对其的探测，对于风向、风速的探测，采用基于导航卫星系统高空探测系统已成为当今世界无线电高空气象探测的发展主流，它具有测风精度高、地面系统简单，操作简便的优点。GPS探空仪在国外已经有比较成熟的产品，并且得到了广泛的应用。我国北斗导航卫星系统的发展，使基于导航卫星系统高空探测系统有了更多的选择。

发明内容

有鉴于此，为克服上述至少一个缺点，并提供下述至少一种优点。本发明公开了一种GNSS风场测量芯片，同时本发明还提供了一种包含上述GNSS风场测量芯片探空仪，可以实现对高空大气风速和风向数据的探测。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种GNSS风场测量芯片,包括：

风场解算模块，用于根据输入数据对解算大气层风速参数和大气层风向参数；

处理模块，将所述大气层风速参数和大气层风向参数按照预定数据格式输出。

进一步的，还包括：接口模块，用于将接收到的至少两种GNSS数据作为输入数据输出给所述风场解算器，所述GNSS数据为原始观测数据或标准NMEA数据。

一种气象探空仪，包括：GNSS模块，用于接收至少两种GNSS信号，并产生GNSS数据；

风场测量芯片，用于根据所述GNSS数据确定位置信息，并根据所述位置信息确定大气层风速参数和大气层风向参数，并将所述大气层风速参数和所述大气层风向参数按照预定的格式输出。

进一步的，还包括：射频天线模块，用于将格式输出的所述大气层风速参数和所述大气层风向参数以射频形式发射。

进一步的，还包括：传感器模块，用于获取温度数据、湿度数据、气压数据中的至少一种传感器数据。

进一步的，所述GNSS数据为原始GNSS数据或标准NMEA数据。

通过采用上述技术方案，本发明的所达到的有益效果为：

本发明涉及的双频GNSS风场测量专用芯片可处理北斗、GPS导航模块输出的原始观测数据完成信号的处理，解算出高空大气层的风速、风向。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例GNSS风场测量芯片示意图。

图2为本发明实施例气象探空仪示意图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1为本发明实施例GNSS风场测量芯片示意图。

参考图1，在本发明实施例的GNSS风场测量芯片包括风场解算模块和处理模块。

风场解算模块以输入的GNSS数据作为输入数据，根据该输入数据进行定位，并根据定位结果对大气层风速参数和大气层风向参数进行解算。

具体的，在本发明实施例中，风场解算模块接收和处理导航卫星的定位信息，包括卫星的时间信息、卫星位置信息、信号状态等，实时确定探空仪飞行轨迹上单位时间间隔的三维速度信息和三维坐标信息，并根据三维速度信息和三维坐标信息计算出大气层风速参数和大气层风向参数。

处理模块对风场解算模块产生的大气层风速参数和大气层风向参数按照预定的数据格式进行打包，并将数据包进行输出。

进一步，作为本发明实施例的一种扩展，该双频GNSS风场测量芯片还包括接口模块。接口模块可将接收的GNSS数据作为输入数据输出到风场解算模块。该GNSS数据可以为通过GNSS信号解算出的原始观测数据或标准NMEA数据，因此，上述风场解算模块可直接以原始观测数据或标准NMEA数据为基础进行解算。

本领域技术人员可以知道，作为一个芯片的整体，在本发明实施例的双频GNSS风场测量芯片中还可以包括数字外设模块、模拟外设模块、ROM和/或RAM等存储器、系统时钟模块、电源管理模块等以辅助风场解算模块和处理模块完成相应的正常功能。

其中，数字外设模块可包括SPI、UART、计数器、PCA/WDT、SMBus等数据接口，为外部设备提供合适的接口单元；模拟外设模块包括ADC、AMUX等；存储器模块由ROM和RAM组成，完成程序和数据的存储和读取功能；系统时钟模块包含内部时钟单元、外部时钟单元和RTC时钟单元，该模块为芯片的正常运行提供参考时钟；电源管理块为芯片内部各个模块提供稳定可靠的电源。

通过采用上述本发明实施例的芯片可获取高空大气层风速参数和大气层风向参数的解算，克服了现有技术的不足。

图2为本发明实施例气象探空仪示意图。

参考图2、气象探空仪包括GNSS导航模块和风场测量芯片。其中，GNSS导航模块接收GNSS信号，并根据GNSS信号产生GNSS数据。在本发明实施例中为与GNSS导航模块相配合，进一步包括与GNSS导航模块相连接以接收GNSS信号的GNSS导航天线。GNSS导航模块通过GNSS导航天线可接收至少两种GNSS系统的信号，对接收到的信号进行解算从而可产生原始GNSS数据或标准NMEA数据。

风场测量芯片，用于根据所述GNSS数据确定位置信息，并根据所述位置信息确定大气层风速参数和大气层风向参数，并将所述大气层风速参数和所述大气层风向参数按照预定的格式输出。

作为本发明实施例的扩展，本实施例的气象探空仪还包括射频天线模块。射频天线模块可用于将风场测量芯片产生的格式输出的数据以射频形式通过天线发射出去，从而可有相应的地面接收站进行接收。

进一步，作为本发明实施例的扩展，本实施例的气象探空仪还包括传感器模块，该传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器中的至少一个。在本发明实施例中，传感器模块共包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器的全部，且与传感器模块相配合还配置有传感器调理电路。该温度传感器、湿度传感器、气压传感器分别用于将感测到的温度数据、湿度数据和气压数据通过传感器调理电路输出到风场测量芯片。

同时，作为本发明实施例的一部分，本领域技术人员可以知道，该气象探空仪还可包括电源模块，通过电源模块可向气象探空仪的各组成模块提供电源供应，以使得各模块完成各自的工作。

以上实施例提供的技术方案中的部分内容可以通过软件编程实现，其软件程序存储在可读取的存储介质中，存储介质例如：计算机中的硬盘、光盘或软盘。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种GNSS风场测量芯片,其特征在于，包括：

风场解算模块，用于根据输入数据对解算大气层风速参数和大气层风向参数；

处理模块，将所述大气层风速参数和大气层风向参数按照预定数据格式输出。

2.如权利要求1所述芯片，其特征在于，还包括：接口模块，用于将接收到的至少两种GNSS数据作为输入数据输出给所述风场解算器，所述GNSS数据为原始观测数据或标准NMEA数据。

3.一种气象探空仪，其特征在于，包括：GNSS模块，用于接收至少两种GNSS信号，并产生GNSS数据；

风场测量芯片，用于根据所述GNSS数据确定位置信息，并根据所述位置信息确定大气层风速参数和大气层风向参数，并将所述大气层风速参数和所述大气层风向参数按照预定的格式输出。

4.如权利要求3所述气象探空仪，其特征在于，还包括：射频天线模块，用于将格式输出的所述大气层风速参数和所述大气层风向参数以射频形式发射。

5.如权利要求3所述气象探空仪，其特征在于，还包括：传感器模块，用于获取温度数据、湿度数据、气压数据中的至少一种传感器数据。

6.如权利要求3所述气象探空仪，其特征在于：所述GNSS数据为原始GNSS数据或标准NMEA数据。