CN108710161A - 一种高空探测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种高空探测系统及方法。所述系统包括至少一个高空探测设备以及接收机、云平台和应用终端，其中：高空探测设备与接收机通信连接，用于采集上升、平漂和下降过程中的气象测量数据，并将气象测量数据发送至接收机；接收机分别与高空探测设备以及云平台连接，用于接收气象测量数据，并将气象测量数据发送至云平台；云平台分别与接收机以及所述应用终端连接，用于接收并储存气象测量数据，以及根据气象测量数据生成气象探测报文并将气象探测报文发送至应用终端；应用终端用于接收并显示所述气象探测报文。所述方法基于上述系统进行执行。本发明提供的系统及方法提高了高空探测的准确性。

Description

一种高空探测系统及方法

技术领域

本发明实施例涉及高空探测技术领域，尤其涉及一种高空探测系统及方法。

背景技术

高空探测系统是综合观测系统中目前惟一能同时提供大气热力、动力和水汽物质三维信息的观测系统，是描述真实大气运动最基础的直接探测，也是同化系统保障初始场精度的基础，因此，随着对于高空探测数据准确性的要求越来越高，对于高空探测系统的研究也越来越受到人们的关注

现有技术条件下，我国现有高空探测的时间分辨率为12小时，空间分辨率约在300km左右，且东密西疏，仅能用于天气尺度及其以上的影响分析，由于间隔12小时的观测很难捕捉到系统的发展演变过程，对于中尺度及其以下系统的影响基本上不具备分析能力，同时与时空分辨率(9km、3小时)、中尺度主流模式空间分辨率(3km、2小时)的全球主流模式也不匹配，因此，现有技术条件下的高空探探测系统获得高空探测数据的准确性远远不能满足对于精细化天气预报、灾害性天气预警和气象服务等能力提升的需求。

因此，提高高空探测准确性的问题是目前业界亟待解决的重要课题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种高空探测系统及方法。

一方面，本发明实施例提供一种高空探测系统，包括至少一个高空探测设备以及接收机、云平台和应用终端，其中：

所述高空探测设备与所述接收机通信连接，用于采集上升、平漂和下降过程中的气象测量数据，并将所述气象测量数据发送至所述接收机；

所述接收机分别与所述高空探测设备以及所述云平台连接，用于接收所述气象测量数据，并将所述气象测量数据发送至所述云平台；

所述云平台分别与所述接收机以及所述应用终端连接，用于接收并储存所述气象测量数据，以及根据所述气象测量数据生成气象探测报文并将所述气象探测报文发送至所述应用终端；

所述应用终端用于接收并显示所述气象探测报文。

另一方面，本发明实施例提供一种基于上述高空探测系统的高空探测方法，包括：

高空探测设备采集上升、平漂和下降过程中的气象测量数据，并将所述气象测量数据发送至接收机；

所述接收机接收所述气象测量数据并将所述气象测量数据发送至云平台；

所述云平台接收并储存所述气象测量数据，根据所述气象测量数据生成气象探测报文并将所述气象探测报文发送至应用终端；

所述应用终端用于接收并显示所述气象探测报文。

本发明实施例提供的高空探测系统及方法，通过高空探测设备采集上升、平漂和下降过程中的气象测量数据，并将所述气象测量数据发送至接收机，接收机将所述气象测量数据发送至云平台，云平台接收并储存所述气象测量数据，以及根据所述气象测量数据生成气象探测报文并将所述气象探测报文发送至应用终端进行显示，提高了高空探测的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的高空探测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的高空探测设备的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的探空仪的漂浮海拔高度曲线示意图；

图4为本发明实施例提供的探空仪的主板结构示意图；

图5为本发明实施例提供的高空探测方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通技术人员在没有做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。

图1为本发明实施例提供的高空探测系统的结构示意图，如图1所示，本实施例提供一种高空探测系统，包括至少一个高空探测设备101以及接收机102、云平台103和应用终端104，其中：

高空探测设备101与接收机102通信连接，用于采集上升、平漂和下降过程中的气象测量数据，并将所述气象测量数据发送至接收机102；接收机102分别与高空探测设备101以及云平台103连接，用于接收所述气象测量数据，并将所述气象测量数据发送至云平台103；云平台103分别与接收机102以及应用终端104连接，用于接收并储存所述气象测量数据，以及根据所述气象测量数据生成气象探测报文并将所述气象探测报文发送至应用终端104；应用终端104用于接收并显示所述气象探测报文。

具体地，高空探测设备101与接收机102之间的通信连接为无线连接，可以为其设置预设频率的专用传输网络；高空探测设备101内部设置有高空探测装置和探空气球装置，所述高空探测装置包括相互连接的探空仪和降落伞，探空气球装置承载所述探空仪进行上升、平漂，所述降落伞承载所述探空仪进行下降，所述探空仪在上升、平漂和下降过程中采集气象测量数据。可以理解的是，所述气象测量数据可以包括大气压力、海拔高度、经纬度、温度、湿度、风速和风向，还可以包括其他数据，具体可以根据实际情况进行设置和调整，此处不做具体限定；所述应用设备除了接收和显示所述气象探测报文之外，还可以设置有人机交互界面，使得用户可以根据实际需要进行气象探测报文的查询和修改等操作，所述应用终端可以是移动终端(如手机、平板电脑)，也可以是计算机，还可以是其他应用终端，具体可以根据实际情况进行设置和调整，此处不做具体限定。

本发明实施例提供的高空探测系统，通过高空探测设备采集上升、平漂和下降过程中的气象测量数据，并将所述气象测量数据发送至接收机，接收机将所述气象测量数据发送至云平台，云平台接收并储存所述气象测量数据，以及根据所述气象测量数据生成气象探测报文并将所述气象探测报文发送至应用终端进行显示，提高了高空探测的准确性。

图2为本发明实施例提供的高空探测设备的结构示意图，如图2所示，在上述实施例的基础上，进一步地，高空探测设备101包括高空探测装置201和探空气球装置202，其中：

高空探测装置201包括相互连接的降落伞203和探空仪204，降落伞203用于承载探空仪204进行下降，探空仪204用于采集所述气象测量数据；探空气球装置201与探空仪204连接，用于承载探空仪204进行上升和平漂。

具体地，探空气球装置201与探空仪204连接，首先通过探空气球装置201承载探空仪204进行上升和平漂，再由降落伞203承载探空仪204进行下降，探空仪204漂浮的海拔高度曲线示意图如图3所示。应当说明的是，探空仪204以气象专用芯片为核心的一体化探空仪，其内部主板结构如图4所示，该主板是集温度、湿度、大气压力等相关数据采集，GPS/北斗定位信息接收与计算，400MHz无线射频信号收/发等功能于一体的高度集成化新一代探空仪主板，具有采集精度高、功能丰富、体积小巧、便于规模化生产等特点。

继续参看图2，在上述实施例的基础上，进一步地，所述气象测量数据包括海拔高度；相应地，探空气球装置202包括内外包裹设置的子母气球205和熔断控制器206，其中：

子母气球205与探空仪204物理连接，用于承载探空仪204进行上升和平漂；熔断控制器206分别与探空仪204和母子气球205连接，用于根据所述海拔高度统计平漂时间，并根据所述平漂时间控制子母气球205与探空仪204之间连接断开，以使得与探空仪204连接的降落伞203打开以承载探空仪204进行下降。

具体地，参看图2，探空气球装置202与探空仪204之间的连接包括两种类型的连接：(1)如P1所示，熔断控制器206与探空仪204之间通信连接(如蓝牙连接等无线连接)，使得探空仪204将采集到的海拔高度发送至熔断控制器206，熔断控制器206可以根据所述海拔高度判断探空仪204的漂浮状态(上升和平漂)，从而统计平漂时间；(2)如P2所示，子母气球205通过熔断控制器206与探空仪204之间物理连接；一方面，使得子母气球205可以在所述物理连接未断开之前承载探空仪204进行相应地上升和平漂，另一方面，使得熔断控制器206根据统计的平漂时间，控制子母气球205与探空仪204之间的所述物理连接断开，使得探空仪204进行下降，而不会对探空仪204的下降过程产生影响。可以理解的是，所述物理连接可以是通过可熔断金属丝连接，也可以是通过可切断线绳连接，还可以是通过其他物理方式连接，具体可以根据实际情况进行设置和调整，此处不做具体限定。

继续参看图1，在上述实施例的基础上，进一步地，高空探测设备101与接收机102通过预设频率的专用传输网络通信连接。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述预设频率设置为400MHz至406MHz之间，且不同高空探测设备对应的所述预设频率不同。

在上述实施例的基础上，进一步地，接收机101为多通道并行接收机。

具体地，接收机101可以与多个高空探测设备101连接，每个高空探测设备101与接收机102通过预设频率的专用传输网络通信连接，所述预设频率设置为400MHz至406MHz之间，每个高空探测设备101对应的所述预设频率不同，可以设置每个高空探测设备101对应的频率之间间隔50kHz，避免不同高空探测设备101之间的信号干扰；所述接收机101采用多通道并行接收机，根据气象测量数据的数据量划分各高空探测设备101发送的气象测量数据的传输时隙，实现时分复用和频分复用，以使接收机101能够同时接收多个高空探测设备101发送的气象测量数据。

在上述各实施例中，所述气象测量数据包括：大气压力、海拔高度、经纬度、温度、湿度、风速和风向。当然，所述气象测量数据还可以包括其他数据，具体可以根据实际情况进行设置和调整，此处不做具体限定。

本发明实施例提供的高空探测系统，通过高空探测设备采集上升、平漂和下降过程中的气象测量数据，并将所述气象测量数据发送至接收机，接收机将所述气象测量数据发送至云平台，云平台接收并储存所述气象测量数据，以及根据所述气象测量数据生成气象探测报文并将所述气象探测报文发送至应用终端进行显示，提高了高空探测的准确性。

下面结合本发明实施例提供的高空探测系统的使用过程，对所述高空探测系统进行进一步地说明：

继续参看图2，工作人员在地面先对子母球205按照预设充气参数进行充气，然后将探空气球装置202从地面放飞，子母气球205带着整个探空气球装置202和高空探测装置201一起在空中逐渐上升，即图3中的上升段；在上升过程中探空仪204实时采集海拔高度等气象测量数据，并实时回传至地面的接收机同时通过P1发送至熔断控制器206。当子母球205达到预设海拔高度范围(如30000米)，外球由于外部气压降低而膨胀破裂，在经过较短时间的不稳定阶段(图3中未示出)之后，子气球带着整个探空气球装置202和高空探测装置201一起进行平漂阶段，即图3中所示的平漂段，同时熔断控制器206根据海拔高度若判断所述探空气球装置202和高空探测装置201进行平漂阶段则开始统计平漂时间；当所述平漂时间达到预设时间段后，熔断控制器206控制熔断熔断控制器206和探空仪204之间的金属丝，即断开探空仪204与探空气球装置202之间的物理连接P2，由于所述物理连接P2断开，所述探空仪204瞬间极速下降，此时降落伞203迅速打开，带着探空仪204逐渐下降，即图3中所示的下降阶段。在上升、平漂和下降过程中，探空仪204实时采集海拔高度等气象测量数据并实时回传至地面的接收机，接收机将气象测量数据发送至云平台进行储存，并根据所述气象测量数据生成气象探测报文并将所述气象探测报文发送至应用终端，所述应用终端用于接收并显示所述气象探测报文。

图5为本发明实施例提供的高空探测方法的流程示意图，如图5所示，本发明实施例提供一种高空探测方法，包括：

S1、高空探测设备采集上升、平漂和下降过程中的气象测量数据，并将所述气象测量数据发送至接收机；

S2、所述接收机接收所述气象测量数据并将所述气象测量数据发送至云平台；

S3、所述云平台接收并储存所述气象测量数据，根据所述气象测量数据生成气象探测报文并将所述气象探测报文发送至应用终端；

S4、所述应用终端接收并显示所述气象探测报文。

具体地，高空探测设备采集上升、平漂和下降过程中的气象测量数据，并通过预设频率的专用传输网络将所述气象测量数据发送至接收机，所述接收机同样通过预设频率的专用传输网络接收所述气象测量数据并将所述气象测量数据发送至云平台，所述云平台接收并储存所述气象测量数据，根据所述气象测量数据生成气象探测报文并将所述气象探测报文发送至应用终端，所述应用终端用于接收并显示所述气象探测报文。可以理解的是，所述气象测量数据可以包括大气压力、海拔高度、经纬度、温度、湿度、风速和风向，还可以包括其他数据，具体可以根据实际情况进行设置和调整，此处不做具体限定。

本发明实施例提供的高空探测方法，通过高空探测设备采集上升、平漂和下降过程中的气象测量数据，并将所述气象测量数据发送至接收机，接收机将所述气象测量数据发送至云平台，云平台接收并储存所述气象测量数据，以及根据所述气象测量数据生成气象探测报文并将所述气象探测报文发送至应用终端进行显示，提高了高空探测的准确性。

本发明提供的高空探测方法的实施例与上述高空探测系统的使用方法的具体处理流程一致，在此不再赘述，可以参照上述实施例的详细描述。

以上所描述的高空探测系统的实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种高空探测系统，其特征在于，包括至少一个高空探测设备以及接收机、云平台和应用终端，其中：

所述高空探测设备与所述接收机通信连接，用于采集上升、平漂和下降过程中的气象测量数据，并将所述气象测量数据发送至所述接收机；

所述接收机分别与所述高空探测设备以及所述云平台连接，用于接收所述气象测量数据，并将所述气象测量数据发送至所述云平台；

所述云平台分别与所述接收机以及所述应用终端连接，用于接收并储存所述气象测量数据，以及根据所述气象测量数据生成气象探测报文并将所述气象探测报文发送至所述应用终端；

所述应用终端用于接收并显示所述气象探测报文。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高空探测设备包括高空探测装置和探空气球装置，其中：

所述高空探测装置包括相互连接的降落伞和探空仪，所述降落伞用于承载所述探空仪进行下降，所述探空仪用于采集所述气象测量数据；

所述探空气球装置与所述探空仪连接，用于承载所述探空仪进行上升和平漂。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述气象测量数据包括海拔高度；相应地，所述探空气球装置包括内外包裹设置的子母气球和熔断控制器，其中：

所述子母气球与所述探空仪物理连接，用于承载所述探空仪进行上升和平漂；

所述熔断控制器分别与所述探空仪和所述母子气球连接，用于根据所述海拔高度统计平漂时间，并根据所述平漂时间控制所述子母气球与所述探空仪之间连接断开，以使得与所述探空仪连接的所述降落伞打开以承载所述探空仪进行下降。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高空探测设备与所述接收机通过预设频率的专用传输网络通信连接。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述预设频率设置为400MHz至406MHz之间，且不同高空探测设备对应的所述预设频率不同。

6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述接收机为多通道并行接收机。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气象测量数据包括：大气压力、海拔高度、经纬度、温度、湿度、风速和风向。

8.一种基于权利要求1-7任意一项所述的高空探测系统的高空探测方法，其特征在于，包括：

高空探测设备采集上升、平漂和下降过程中的气象测量数据，并将所述气象测量数据发送至接收机；

所述接收机接收所述气象测量数据并将所述气象测量数据发送至云平台；

所述云平台接收并储存所述气象测量数据，根据所述气象测量数据生成气象探测报文并将所述气象探测报文发送至应用终端；

所述应用终端接收并显示所述气象探测报文。