CN111025426A - 应用于观测目标空间区域气象要素的系统、方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种应用于观测目标空间区域气象要素的系统、方法和装置，属于高空气象要素观测领域，所述系统包括：探空端模块、卫星和地面处理模块，探空端模块用于采集目标空间区域内的气象要素信息，卫星与所述探空端模块进行双向链路通讯，接收所述探空端模块传输的所述气象要素信息；地面处理模块通过所述卫星和所述探空端模块进行双向链路通讯，接收由所述探空端模块经所述卫星传输的所述气象要素信息，并对所述气象要素信息进行分析处理，以对所述目标空间区域的气象进行实时观测。本发明达到能够采集到高质量的高空气象观测数据，提升高空气象观测数据的整体质量的技术效果。

Description

应用于观测目标空间区域气象要素的系统、方法及装置

技术领域

本发明涉及高空气象要素观测技术领域，尤其涉及一种应用于观测目标空间区域气象要素的系统、方法和装置。

背景技术

高空气象观测是综合气象观测的重要组成部分，也是一个国家或地区气象业务的基础之一。在大气层不同海拔高度上的气压、风速和风向、湿度、温度等数据是天气预报和气候变化观测等科学研究的重要信息来源。高空气象观测的主要目标是从地面到距离地面三十多公里大气层的气象要素(如气压、温度、湿度、风向和风速等)，观测大气成分的垂直结构和天气系统的内部结构，同时是研究大气中各种热力、动力过程，及天气分析和天气预报的最重要资料。除此之外，高空气象观测结果也可作为军事防卫、飞行安全和空气污染物扩散的参考。

目前主要的高空气象观测的方法是将搭载在气球上的无线电探空仪和大功率地面L波段雷达进行搭配使用来进行观测。该方法在观测过程中需要人工操作雷达的俯仰角和方位角实时对准探空气球上的无线电探空仪，一旦未对准的时间超过5秒，极有可能导致无线电探空仪的数据传输丢失，从而导致观测失败；并且该方法测风和测高数据主要依赖于地面L波段雷达性能，其风速和风向、高度测量精度低；无线电探空仪以及布局地面雷达站导致高空气象观测成本较高；无线电探空仪的释放地点受限，只能在地面接收雷达能覆盖的范围内。另外，可以通过GPS探空仪和P波段数传相结合的观测方法进行观测，该方法将P波段数传和GPS代替原有的L波段雷达功能，但是，存在传输距离受限，P波段数传容易受地面仰角遮挡，容易丢失探空仪；P波段数传覆盖范围有限，地面站布局数量较多等。这样导致目前难以采集到高质量的高空气象观测数据，高空气象观测数据的整体质量不高。

综上所述，在现有的应用于高空气象要素观测的技术中，存在着难以采集到高质量的高空气象观测数据，高空气象观测数据的整体质量不高的技术问题。

发明内容

本发明提供一种应用于观测目标空间区域气象要素的系统、方法和装置，用以解决现有技术中的难以采集到高质量的高空气象观测数据，高空气象观测数据的整体质量不高的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种应用于观测目标空间区域气象要素的系统，所述系统包括：探空端模块，用于采集目标空间区域内的气象要素信息，所述气象要素信息至少包括温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息；卫星，与所述探空端模块进行双向链路通讯，接收所述探空端模块传输的所述气象要素信息；地面处理模块，所述地面处理模块通过所述卫星和所述探空端模块进行双向链路通讯，接收由所述探空端模块经所述卫星传输的所述气象要素信息，并对所述气象要素信息进行分析处理，以对所述目标空间区域的气象进行实时观测。

进一步地，所述地面处理模块包括：地面站，通过所述卫星和所述探空端模块进行通讯，接收由所述探空端模块经所述卫星传输的所述气象信息；综合控制中心，与所述地面站连接，以接收所述气象要素信息；处理主机，与所述综合控制中心连接，接收所述气象要素信息，并对所述气象要素信息进行分析统计。

进一步地，所述探空端模块包括：温度传感器，用于采集所述目标空间区域的所述温度传感器；湿度传感器，用于采集所述目标空间区域的所述湿度数据信息；GNSS单元，用于采集所述目标空间区域的所述风速数据信息、所述风向数据信息、所述经纬度数据信息和所述高度数据信息；MCU处理单元，分别与所述温度传感器、所述湿度传感器、所述GNSS单元连接，以接收所述温度数据信息、所述湿度数据信息、所述风速数据信息、所述风向数据信息、所述经纬度数据信息和所述高度数据信息，并通过在反算模型中反算获得气压数据信息；存储单元，对接收的所述温度数据信息、所述湿度数据信息、所述风速数据信息、所述风向数据信息、所述经纬度数据信息、所述高度数据信息和所述气压数据信息进行存储；GNSS天线，与所述GNSS单元连接；卫星天线，与所述卫星进行双向链路通讯；卫星收发电路，分别与所述MCU处理单元和所述卫星天线连接，以对所述MCU处理单元和所述卫星之间的数据进行收发；电源，用于对所述温度传感器、所述湿度传感器、所述GNSS单元、所述MCU处理单元、所述存储单元、所述GNSS天线、所述卫星天线和所述卫星收发电路供电。

进一步地，所述系统还包括：保温壳，所述保温壳的外侧设置有所述温度传感器和所述湿度传感器，所述保温壳的内侧设置有所述 GNSS单元、所述MCU处理单元、所述存储单元、所述GNSS天线、所述卫星天线、所述卫星收发电路和所述电源。

第二方面，本发明实施例提供了一种应用于观测目标空间区域气象要素的方法，所述方法包括：通过探空端模块采集目标空间区域内的气象要素信息，所述气象要素信息至少包括温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息；通过卫星接收所述探空端模块传输的所述气象要素信息；接收由所述探空端模块经所述卫星传输的所述气象要素信息，并对所述气象要素信息进行分析统计，以对所述目标空间区域的气象进行实时观测。

进一步地，在所述通过卫星接收所述探空端模块传输的所述气象要素信息之前包括：S1、所述探空端模块判断卫星是否处于卫星过顶状态；S2、若是，则通过所述探空端模块向所述卫星上传所述气象要素信息；S3、若否，则通过所述探空端模块对所述气象要素信息进行缓存，并重复所述步骤S1至S3。

第三方面，本发明实施例提供了一种应用于观测目标空间区域气象要素的装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：通过探空端模块采集目标空间区域内的气象要素信息，所述气象要素信息至少包括温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息；通过卫星接收所述探空端模块传输的所述气象要素信息；接收由所述探空端模块经所述卫星传输的所述气象要素信息，并对所述气象要素信息进行分析统计，以对所述目标空间区域的气象进行实时观测。

进一步地，在所述通过卫星接收所述探空端模块传输的所述气象要素信息之前包括：S1、所述探空端模块判断卫星是否处于卫星过顶状态；S2、若是，则通过所述探空端模块向所述卫星上传所述气象要素信息；S3、若否，则通过所述探空端模块对所述气象要素信息进行缓存，并重复所述步骤S1至S3。

第四方面，本发明实施例提供了一种应用于观测目标空间区域气象要素的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：通过探空端模块采集目标空间区域内的气象要素信息，所述气象要素信息至少包括温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息；通过卫星接收所述探空端模块传输的所述气象要素信息；接收由所述探空端模块经所述卫星传输的所述气象要素信息，并对所述气象要素信息进行分析统计，以对所述目标空间区域的气象进行实时观测。

进一步地，在所述通过卫星接收所述探空端模块传输的所述气象要素信息之前包括：S1、所述探空端模块判断卫星是否处于卫星过顶状态；S2、若是，则通过所述探空端模块向所述卫星上传所述气象要素信息；S3、若否，则通过所述探空端模块对所述气象要素信息进行缓存，并重复所述步骤S1至S3。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明提供一种应用于观测目标空间区域气象要素的系统，通过探空端模块来采集目标空间区域内的气象要素信息，气象要素信息至少包括温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息。同时，通过卫星与探空端模块进行通讯，来接收探空端模块传输的气象要素信息。并且，地面处理模块通过所述卫星和探空端模块进行通讯，接收由探空端模块经卫星传输的气象要素信息，并对气象要素信息进行分析处理，以对目标空间区域的气象进行实时观测。由于现有的传输距离受限，容易受地面仰角遮挡，容易丢失探空仪，传覆盖范围有限，地面站布局数量较多。但是，通过先由卫星接收存储探空端模块来采集的气象要素信息，再由卫星将数据传输到地面处理模块，以将气象数据按照特定协议格式传输给指定的气象业务部门，从而完成整个探空数据的采集和传输。使得对气象要素信息的采集不受传输距离的限制，不易丢失探空仪，传覆盖范围广，地面站布局数量少。从而达到能够采集到高质量的高空气象观测数据，提升高空气象观测数据的整体质量的技术效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中一种应用于观测目标空间区域气象要素的系统的示意图；

图2为本申请实施例中一种应用于观测目标空间区域气象要素的系统的探空端模块的原理示意图；

图3为本申请实施例中一种应用于观测目标空间区域气象要素的系统的卫星收发电路的原理示意图；

图4为本申请实施例中一种应用于观测目标空间区域气象要素的方法的流程图；

图5为本申请实施例中一种应用于观测目标空间区域气象要素的装置的示意图；

图6为本申请实施例中计算机可读存储介质的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种应用于观测目标空间区域气象要素的系统，通过探空端模块10来采集目标空间区域内的气象要素信息，气象要素信息至少包括温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息。同时，通过卫星20 与探空端模块10进行通讯，来接收探空端模块10传输的气象要素信息。并且，地面处理模块30通过所述卫星20和探空端模块10进行通讯，接收由探空端模块10经卫星20传输的气象要素信息，并对气象要素信息进行分析处理，以对目标空间区域的气象进行实时观测。由于现有的传输距离受限，容易受地面仰角遮挡，容易丢失探空仪，传覆盖范围有限，地面站301布局数量较多。但是，通过先由卫星20 接收存储探空端模块10来采集的气象要素信息，再由卫星20将数据传输到地面处理模块30，以将气象数据按照特定协议格式传输给指定的气象业务部门，从而完成整个探空数据的采集和传输。使得对气象要素信息的采集不受传输距离的限制，不易丢失探空仪，传覆盖范围广，地面站301布局数量少。从而达到能够采集到高质量的高空气象观测数据，提升高空气象观测数据的整体质量的技术效果。

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、完整地描述，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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如， A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

实施例一

本发明实施例一提供一种应用于观测目标空间区域气象要素的系统，所述系统包括探空端模块10、卫星20和地面处理模块30，现分别对探空端模块10、卫星20和地面处理模块30进行以下详细说明：

对于探空端模块10而言：

探空端模块10用于采集目标空间区域内的气象要素信息，气象要素信息至少包括温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息。探空端模块10包括温度传感器101、湿度传感器102、GNSS单元103、MCU处理单元104、存储单元105、GNSS天线106、卫星20天线107、卫星20收发电路 108、电源109和保温壳110。温度传感器101用于采集目标空间区域的所述温度传感器101；湿度传感器102用于采集目标空间区域的湿度数据信息；GNSS单元103用于采集目标空间区域的风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息和高度数据信息；MCU处理单元 104分别与温度传感器101、湿度传感器102、GNSS单元103连接，以接收温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息和高度数据信息，并通过在反算模型中反算获得气压数据信息；存储单元105对接收的温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息和气压数据信息进行存储；GNSS天线106与GNSS单元103连接；卫星20天线107与卫星20进行双向链路40通讯；卫星20收发电路108分别与MCU处理单元104和卫星20天线107连接，以对MCU处理单元104 和卫星20之间的数据进行收发；电源109用于对温度传感器101、湿度传感器102、GNSS单元103、MCU处理单元104、存储单元105、 GNSS天线106、卫星20天线107和卫星20收发电路108供电。保温壳110的外侧设置有温度传感器101和湿度传感器102，保温壳110 的内侧设置有GNSS单元103、MCU处理单元104、存储单元105、GNSS 天线106、卫星20天线107、卫星20收发电路108和电源109。

具体而言，目标空间区域是指需要对其进行观察的空间区域，例如高度为地面以上的A公里，以起飞点为中心直径是B公里的空间区域等，其中A和B为正整数，例如A可以是35、36、37等，B可以是 120、250、360等，实际数值可以根据观察的需要而定。探空端模块 10是指天基网络探空终端，通过将天基网络探空终端连接到探空气球111上，从地面任意位置释放探空气球111，在气球飞行过程中，探空端模块10中的MCU处理单元104通过温、湿度传感器102测量大气温湿度，通过全球导航卫星20系统(GNSS)测量气压、风速和风向等，可以利用GNSS高度、地面气压、温度和湿度观测数据在反算模型中反算得出气压数据。若某一时刻采集的气象要素数据有误或丢失，可通过内插的方法将数据补充上；具体内插的方法可以根据实际需要调节，不作具体限制测量到的大气要素(即气象要素信息)后由射频收发电路通过天基网络用户上行链路40传输到在轨的天基网络节点，由天基网络节点通过系统下行链路40将数据传输到下述地面处理模块30的地面站301和综合测运控中心，最终由综合测运控中心将观测数据通过互联网转发到气象业务部门进行统计分析。同时，天基网络探空终端与气象业务部门之间的通信链路40是上下行双向链路40，必要时可以远程控制探空终端的工作状态。因为不再需要通过人工控制天线方向来对准收发链路40，从而减少了探空数据丢失、探空失败的概率。因此，在数据传输稳定性方面有显著提升；而且配备了GNSS模块，在风速、风向、高度测量等方面显著提高气象观测数据质量；对于气象部门无需在地面本地配备接收装置或接收站，探空数据由天基网络综合测运控中心通过互联网传输到气象部门，因此可以大幅降低气象部门在高空气象观测方面的成本。另外，由于天基网络覆盖范围广，探空装置释放地点不再受限，可以灵活获取任意位置高空气象数据，能覆盖边远地区；天基网络探空终端与气象业务部门之间的上下行双向通信链路40使得探空终端和探空气球111变得远程可控，探空手段更加灵活丰富。

另外，天基网络探空终端中的MCU处理单元104可以先关闭射频发射电路模块来节省功耗，通过射频接收电路模块判断天基网络是否可接入，若无法接入天基网络，则采集的数据缓存在本地存储器内，并继续等待网络接入；若成功接入天基网络，则开启射频发射电路模块，通过天基网络用户上行链路40上传气象数据到天基网络节点。上述探空气球111通过长绳与保温外壳连接,天基网络探空终端中的温湿度传感器102位于保温外壳外部，用于直接测量大气温湿度数据，天基网络探空终端其他部分位于保温外壳内部。探空气球111的主要作用是携带天基网络探空终端从地面飞到三十多公里的高度；温湿度传感器102完成从地面到三十多公里高度的温湿度数据采集； GNSS模块提供从地面到三十多公里高度的风速风向、经纬度、高度等数据信息；MCU和F l ash存储器主要完成各气象要素的数据处理与数据的缓存；射频收发电路主要实现终端与天基网络节点之间的数据收发；保温外壳主要作用是隔绝外部冷空气，防止探空终端和电池失效。

对于卫星20和地面处理模块30而言：

卫星20与探空端模块10进行双向链路40通讯，接收探空端模块10传输的气象要素信息；地面处理模块30通过所述卫星20和探空端模块10进行双向链路40通讯，接收由探空端模块10经卫星20 传输的气象要素信息，并对气象要素信息进行分析处理，以对目标空间区域的气象进行实时观测。地面处理模块30包括地面站301、综合控制中心302和处理主机303。地面站301通过卫星20和探空端模块10进行通讯，接收由探空端模块10经卫星20传输的所述气象信息；综合控制中心302与地面站301连接，以接收气象要素信息；处理主机303与综合控制中心302连接，接收气象要素信息，并对气象要素信息进行分析统计。

具体而言，卫星20即是天基网络节点，天基网络节点接收气象数据后，通过系统下行链路40将数据传输到下述地面处理模块30，地面的综合测运控中心通过互联网将气象数据按照特定协议格式传输给指定的气象业务部门，从而完成整个探空数据的采集和传输。天基网络节点是通过利用低轨卫星20网络(如行云卫星20网络)的天基网络，必要时气象业务部门可以利用天基网络系统的上下行双向链路40远程操控飞行过程中的探空终端或气球，实现探空终端或气球在某大气层长期停留观测，获得更加丰富的探空数据。在实际操作中，处于飞行过程中的探空终端可以根据地面操作人员的主观意识来随意调节，例如在任意时间、任意地点设置任意的停留时间，如停留2 小时等。

为了对通过采集和分析气象要素信息，对目标空间区域的气象进行实时观测的过程进行解释，现提供以下实施方式进行详细说明：

第一、根据需要选择释放地点，地点确认后释放探空气球111和探空终端模块的其它设备；

第二、在气球飞行过程中，探空终端中的MCU通过UART接口对温湿度传感器102、GNSS模块进行实时采集气象数据(如温度、湿度、风向和风速、位势高度等)；

第三、利用GNSS高度、地面气压、温度和湿度观测数据在反算模型中反算得出气压数据，过程如下：假如反算气压从地面开始采用 1秒间隔的数据逐层计算，地面气压取探空站的气压表测量值，向上采用高度差逐步计算。设下层气压为P_下，上层气压为P_上，下层气压已知，上层气压用下式计算：

式中:Δh为上层气压和下层气压间的位势高度差，

为上层与下层空气的平均虚温；

第四、若某一时刻采集的气象要素数据有误或丢失，可通过内插的方法将数据补充上，一般风向、风速、温度、湿度内插方法如下：

式中：X、T分别为规定层(需内插层)的数据和时间；X_下、T_下分别为最接近规定层的下层测量到的数据和时间；X_上、T_上分别为最接近规定层的上层测量到的数据和时间。

由于大气压随高度按指数递减，因此大气压内插计算按其对数值进行，其内插公式为：

式中：P、T分别为需内插层的气压、时间；P_下、T_下分别为下层气压、时间；P_上、T_上分别为上层气压、时间。

第五、探空终端中的MCU通过UART接口先关闭卫星20发射电路模块节省功耗，通过卫星20接收电路模块判断卫星20是否过顶，若无卫星20过顶，则采集数据(温度、湿度、风向和风速、位势高度和气压等)通过SPI接口缓存在本地存储器FLASH内，并继续等待卫星20过顶；若有卫星20过顶，则通过UART接口开启卫星20发射电路模块，向卫星20上传气象数据；

第六、卫星20接收气象数据后，通过馈电链路40将数据传输到地面，地面的综合测运控中心通过互联网将气象数据按照特定协议格式传输给指定的气象业务部门，从而完成整个探空数据的采集和传输。

本发明实施例提供一种应用于观测目标空间区域气象要素的系统，通过探空端模块10来采集目标空间区域内的气象要素信息，气象要素信息至少包括温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息。同时，通过卫星20 与探空端模块10进行通讯，来接收探空端模块10传输的气象要素信息。并且，地面处理模块30通过所述卫星20和探空端模块10进行通讯，接收由探空端模块10经卫星20传输的气象要素信息，并对气象要素信息进行分析处理，以对目标空间区域的气象进行实时观测。由于现有的传输距离受限，容易受地面仰角遮挡，容易丢失探空仪，传覆盖范围有限，地面站301布局数量较多。但是，通过先由卫星20 接收存储探空端模块10来采集的气象要素信息，再由卫星20将数据传输到地面处理模块30，以将气象数据按照特定协议格式传输给指定的气象业务部门，从而完成整个探空数据的采集和传输。使得对气象要素信息的采集不受传输距离的限制，不易丢失探空仪，传覆盖范围广，地面站301布局数量少。从而达到能够采集到高质量的高空气象观测数据，提升高空气象观测数据的整体质量的技术效果。

基于同一发明构思，本申请提供了与实施例一所对应的一种应用于观测目标空间区域气象要素的方法，详见实施例二。

实施例二

如图4所示，本发明实施例二提供了一种应用于观测目标空间区域气象要素的方法，所述方法包括：

步骤S100，通过探空端模块10采集目标空间区域内的气象要素信息，所述气象要素信息至少包括温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息；

步骤S200，通过卫星20接收所述探空端模块10传输的所述气象要素信息；

步骤S300，接收由所述探空端模块10经所述卫星20传输的所述气象要素信息，并对所述气象要素信息进行分析统计，以对所述目标空间区域的气象进行实时观测。

其中，在所述通过卫星20接收所述探空端模块10传输的所述气象要素信息之前包括：

S1、所述探空端模块10判断卫星20是否处于卫星20过顶状态；

S2、若是，则通过所述探空端模块10向所述卫星20上传所述气象要素信息；

S3、若否，则通过所述探空端模块10对所述气象要素信息进行缓存，并重复所述步骤S1至S3。

本发明实施例提供一种应用于观测目标空间区域气象要素的方法，通过探空端模块10来采集目标空间区域内的气象要素信息，气象要素信息至少包括温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息。同时，通过卫星20 与探空端模块10进行通讯，来接收探空端模块10传输的气象要素信息。并且，地面处理模块30通过所述卫星20和探空端模块10进行通讯，接收由探空端模块10经卫星20传输的气象要素信息，并对气象要素信息进行分析处理，以对目标空间区域的气象进行实时观测。由于现有的传输距离受限，容易受地面仰角遮挡，容易丢失探空仪，传覆盖范围有限，地面站301布局数量较多。但是，通过先由卫星20 接收存储探空端模块10来采集的气象要素信息，再由卫星20将数据传输到地面处理模块30，以将气象数据按照特定协议格式传输给指定的气象业务部门，从而完成整个探空数据的采集和传输。使得对气象要素信息的采集不受传输距离的限制，不易丢失探空仪，传覆盖范围广，地面站301布局数量少。从而达到能够采集到高质量的高空气象观测数据，提升高空气象观测数据的整体质量的技术效果。

基于同一发明构思，本申请提供了与实施例一所对应一种应用于观测目标空间区域气象要素的装置，详见实施例三。

实施例三

如图5所示，本发明实施例三提供了一种应用于观测目标空间区域气象要素的装置，包括存储器510、处理器520及存储在存储器510上并可在处理器520上运行的计算机程序511，所述处理器 520执行所述程序时实现以下步骤：

通过探空端模块10采集目标空间区域内的气象要素信息，所述气象要素信息至少包括温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息；

通过卫星20接收所述探空端模块10传输的所述气象要素信息；

接收由所述探空端模块10经所述卫星20传输的所述气象要素信息，并对所述气象要素信息进行分析统计，以对所述目标空间区域的气象进行实时观测。

其中，在所述通过卫星20接收所述探空端模块10传输的所述气象要素信息之前包括：

S1、所述探空端模块10判断卫星20是否处于卫星20过顶状态；

S2、若是，则通过所述探空端模块10向所述卫星20上传所述气象要素信息；

S3、若否，则通过所述探空端模块10对所述气象要素信息进行缓存，并重复所述步骤S1至S3。

由于本发明实施例三所介绍的装置，为实施本发明实施例二的方法所采用的装置，故而基于本发明实施例二所介绍的方法，本领域所属人员能够了解该装置的具体结构及变形，故而在此不再赘述。凡是本发明实施例二的方法所采用的装置都属于本发明所欲保护的范围。

本发明实施例提供一种应用于观测目标空间区域气象要素的装置，通过探空端模块10来采集目标空间区域内的气象要素信息，气象要素信息至少包括温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息。同时，通过卫星20 与探空端模块10进行通讯，来接收探空端模块10传输的气象要素信息。并且，地面处理模块30通过所述卫星20和探空端模块10进行通讯，接收由探空端模块10经卫星20传输的气象要素信息，并对气象要素信息进行分析处理，以对目标空间区域的气象进行实时观测。由于现有的传输距离受限，容易受地面仰角遮挡，容易丢失探空仪，传覆盖范围有限，地面站301布局数量较多。但是，通过先由卫星20 接收存储探空端模块10来采集的气象要素信息，再由卫星20将数据传输到地面处理模块30，以将气象数据按照特定协议格式传输给指定的气象业务部门，从而完成整个探空数据的采集和传输。使得对气象要素信息的采集不受传输距离的限制，不易丢失探空仪，传覆盖范围广，地面站301布局数量少。从而达到能够采集到高质量的高空气象观测数据，提升高空气象观测数据的整体质量的技术效果。

基于同一发明构思，本申请提供了与实施例一所对应一种应用于观测目标空间区域气象要素的装置，详见实施例三。

实施例四

如图6所示，本发明实施例四提供了一种应用于观测目标空间区域气象要素的计算机可读存储介质600，其上存储有计算机程序 611，该程序被处理器520执行时实现以下步骤：

通过探空端模块10采集目标空间区域内的气象要素信息，所述气象要素信息至少包括温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息；

通过卫星20接收所述探空端模块10传输的所述气象要素信息；

接收由所述探空端模块10经所述卫星20传输的所述气象要素信息，并对所述气象要素信息进行分析统计，以对所述目标空间区域的气象进行实时观测。

其中，在所述通过卫星20接收所述探空端模块10传输的所述气象要素信息之前包括：

S1、所述探空端模块10判断卫星20是否处于卫星20过顶状态；

S2、若是，则通过所述探空端模块10向所述卫星20上传所述气象要素信息；

S3、若否，则通过所述探空端模块10对所述气象要素信息进行缓存，并重复所述步骤S1至S3。

本发明实施例提供一种应用于观测目标空间区域气象要素的计算机可读存储介质600，通过探空端模块10来采集目标空间区域内的气象要素信息，气象要素信息至少包括温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息。同时，通过卫星20与探空端模块10进行通讯，来接收探空端模块10 传输的气象要素信息。并且，地面处理模块30通过所述卫星20和探空端模块10进行通讯，接收由探空端模块10经卫星20传输的气象要素信息，并对气象要素信息进行分析处理，以对目标空间区域的气象进行实时观测。由于现有的传输距离受限，容易受地面仰角遮挡，容易丢失探空仪，传覆盖范围有限，地面站301布局数量较多。但是，通过先由卫星20接收存储探空端模块10来采集的气象要素信息，再由卫星20将数据传输到地面处理模块30，以将气象数据按照特定协议格式传输给指定的气象业务部门，从而完成整个探空数据的采集和传输。使得对气象要素信息的采集不受传输距离的限制，不易丢失探空仪，传覆盖范围广，地面站301布局数量少。从而达到能够采集到高质量的高空气象观测数据，提升高空气象观测数据的整体质量的技术效果。

在具体实施过程中，该计算机程序611被处理器520执行时，可以实现实施例一、二和三中的任一实施方式。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序611产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器510、CD-ROM、光学存储器 510等)上实施的计算机程序611产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序611产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序611指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序611指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器520以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器520执行的指令产生用于实现在流程图1个流程或多个流程和/或方框图1个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序611指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器510中，使得存储在该计算机可读存储器510中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图1个流程或多个流程和/或方框图1个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序611指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图1个流程或多个流程和/或方框图1个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例提供一种应用于观测目标空间区域气象要素的系统，通过探空端模块10来采集目标空间区域内的气象要素信息，气象要素信息至少包括温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息。同时，通过卫星20 与探空端模块10进行通讯，来接收探空端模块10传输的气象要素信息。并且，地面处理模块30通过所述卫星20和探空端模块10进行通讯，接收由探空端模块10经卫星20传输的气象要素信息，并对气象要素信息进行分析处理，以对目标空间区域的气象进行实时观测。由于现有的传输距离受限，容易受地面仰角遮挡，容易丢失探空仪，传覆盖范围有限，地面站301布局数量较多。但是，通过先由卫星20 接收存储探空端模块10来采集的气象要素信息，再由卫星20将数据传输到地面处理模块30，以将气象数据按照特定协议格式传输给指定的气象业务部门，从而完成整个探空数据的采集和传输。使得对气象要素信息的采集不受传输距离的限制，不易丢失探空仪，传覆盖范围广，地面站301布局数量少。从而达到能够采集到高质量的高空气象观测数据，提升高空气象观测数据的整体质量的技术效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种应用于观测目标空间区域气象要素的系统，其特征在于，所述系统包括：

探空端模块，用于采集目标空间区域内的气象要素信息，所述气象要素信息至少包括温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息；

卫星，与所述探空端模块进行双向链路通讯，接收所述探空端模块传输的所述气象要素信息；

地面处理模块，所述地面处理模块通过所述卫星和所述探空端模块进行双向链路通讯，接收由所述探空端模块经所述卫星传输的所述气象要素信息，并对所述气象要素信息进行分析处理，以对所述目标空间区域的气象进行实时观测。

2.如权利要求1所述的应用于观测目标空间区域气象要素的系统，其特征在于，所述地面处理模块包括：

地面站，通过所述卫星和所述探空端模块进行通讯，接收由所述探空端模块经所述卫星传输的所述气象信息；

综合控制中心，与所述地面站连接，以接收所述气象要素信息；

处理主机，与所述综合控制中心连接，接收所述气象要素信息，并对所述气象要素信息进行分析统计。

3.如权利要求2所述的应用于观测目标空间区域气象要素的系统，其特征在于，所述探空端模块包括：

温度传感器，用于采集所述目标空间区域的所述温度传感器；

湿度传感器，用于采集所述目标空间区域的所述湿度数据信息；

GNSS单元，用于采集所述目标空间区域的所述风速数据信息、所述风向数据信息、所述经纬度数据信息和所述高度数据信息；

MCU处理单元，分别与所述温度传感器、所述湿度传感器、所述GNSS单元连接，以接收所述温度数据信息、所述湿度数据信息、所述风速数据信息、所述风向数据信息、所述经纬度数据信息和所述高度数据信息，并通过在反算模型中反算获得气压数据信息；

存储单元，对接收的所述温度数据信息、所述湿度数据信息、所述风速数据信息、所述风向数据信息、所述经纬度数据信息、所述高度数据信息和所述气压数据信息进行存储；

GNSS天线，与所述GNSS单元连接；

卫星天线，与所述卫星进行双向链路通讯；

卫星收发电路，分别与所述MCU处理单元和所述卫星天线连接，以对所述MCU处理单元和所述卫星之间的数据进行收发；

电源，用于对所述温度传感器、所述湿度传感器、所述GNSS单元、所述MCU处理单元、所述存储单元、所述GNSS天线、所述卫星天线和所述卫星收发电路供电。

4.如权利要求3所述的应用于观测目标空间区域气象要素的系统，其特征在于，所述探空端模块还包括：

保温壳，所述保温壳的外侧设置有所述温度传感器和所述湿度传感器，所述保温壳的内侧设置有所述GNSS单元、所述MCU处理单元、所述存储单元、所述GNSS天线、所述卫星天线、所述卫星收发电路和所述电源。

5.一种应用于观测目标空间区域气象要素的方法，其特征在于，所述方法包括：

通过探空端模块采集目标空间区域内的气象要素信息，所述气象要素信息至少包括温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息；

通过卫星接收所述探空端模块传输的所述气象要素信息；

接收由所述探空端模块经所述卫星传输的所述气象要素信息，并对所述气象要素信息进行分析统计，以对所述目标空间区域的气象进行实时观测。

6.如权利要求5所述的应用于观测目标空间区域气象要素的方法，其特征在于，在所述通过卫星接收所述探空端模块传输的所述气象要素信息之前包括：

S1、所述探空端模块判断卫星是否处于卫星过顶状态；

S2、若是，则通过所述探空端模块向所述卫星上传所述气象要素信息；

S3、若否，则通过所述探空端模块对所述气象要素信息进行缓存，并重复所述步骤S1至S3。

7.一种应用于观测目标空间区域气象要素的装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

通过探空端模块采集目标空间区域内的气象要素信息，所述气象要素信息至少包括温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息；

通过卫星接收所述探空端模块传输的所述气象要素信息；

接收由所述探空端模块经所述卫星传输的所述气象要素信息，并对所述气象要素信息进行分析统计，以对所述目标空间区域的气象进行实时观测。

8.如权利要求7所述的应用于观测目标空间区域气象要素的装置，其特征在于，在所述通过卫星接收所述探空端模块传输的所述气象要素信息之前包括：

S1、所述探空端模块判断卫星是否处于卫星过顶状态；

S2、若是，则通过所述探空端模块向所述卫星上传所述气象要素信息；

S3、若否，则通过所述探空端模块对所述气象要素信息进行缓存，并重复所述步骤S1至S3。

9.一种应用于观测目标空间区域气象要素的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现以下步骤：

通过探空端模块采集目标空间区域内的气象要素信息，所述气象要素信息至少包括温度数据信息、湿度数据信息、风速数据信息、风向数据信息、经纬度数据信息、高度数据信息；

通过卫星接收所述探空端模块传输的所述气象要素信息；

接收由所述探空端模块经所述卫星传输的所述气象要素信息，并对所述气象要素信息进行分析统计，以对所述目标空间区域的气象进行实时观测。

10.如权利要求9所述的应用于观测目标空间区域气象要素的计算机可读存储介质，其特征在于，在所述通过卫星接收所述探空端模块传输的所述气象要素信息之前包括：

S1、所述探空端模块判断卫星是否处于卫星过顶状态；

S2、若是，则通过所述探空端模块向所述卫星上传所述气象要素信息；

S3、若否，则通过所述探空端模块对所述气象要素信息进行缓存，并重复所述步骤S1至S3。

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