一种基于北斗/GPS的探空仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于北斗/GPS的探空仪，包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、数据采集模块、北斗/GPS接收天线、北斗/GPS导航模块、信号编码调制模块、发射机模块和发射天线，信号编码调制模块包括微控制器单元和无线收发芯片单元；温度传感器、湿度传感器和气压传感器分别与数据采集模块连接，北斗/GPS接收天线与北斗/GPS导航模块连接，数据采集模块和北斗/GPS导航模块分别与微控制器单元连接，微控制器单元连接无线收发芯片单元，无线收发芯片单元依次连接发射机模块和发射天线。本实用新型专利技术采用北斗/GPS导航模块和传感器模块相结合来获取高空气象信息，装置体积小、质量轻，测量精度高。

A radiosonde based on Beidou / GPS

【技术实现步骤摘要】
一种基于北斗/GPS的探空仪
本技术属于探空仪领域，具体涉及一种基于北斗/GPS的探空仪。
技术介绍
高空气象探测是目前大气常规探测最主要手段之一，探测时，雷达跟踪气球携带的探空仪，探空仪以自由升空方式对地球表面到几万米高空的气象要素(气压、温度、湿度)的进行探测，探空仪将探测的气象要素进行处理，然后通过无线方式发射回地面雷达。地面雷达接收到探空仪发回的信号后，进行放大、变频、解调等处理得到空中的气象要素(气压、温度、湿度)，再根据雷达的方位角、俯仰角和雷达测得的斜距，可得出探空仪在空中的运行轨迹，即可知空中的风向、风速。这种高空探测仪存在系统结构复杂、体积大；测量方法复杂，精度不高的问题。近年来，随着北斗/GPS定位技术逐步向民用市场开放，北斗/GPS导航模块的应用成本也随之降低，这就给北斗/GPS高空气象观测系统带来了较好的发展前景，本技术提供一种基于北斗/GPS的探空仪。
技术实现思路
本技术的目的在于针对上述存在的问题和不足，提出一种基于北斗/GPS的探空仪，结构简单、体积小、探测自动化程度高、测量精度高，性能温度可靠，易于维护。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种基于北斗/GPS的探空仪，包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、数据采集模块、北斗/GPS接收天线、北斗/GPS导航模块、信号编码调制模块、发射机模块和发射天线，信号编码调制模块包括微控制器单元和无线收发芯片单元；温度传感器、湿度传感器和气压传感器分别用于测量高空的温度、湿度和气压信号；温度传感器、湿度传感器和气压传感器分别与数据采集模块连接，数据采集模块用于采集温度传感器、湿度传感器和气压传感器测量的高空温度、湿度和气压信号并转换成数字温度、湿度和气压信号；北斗/GPS导航模块通过北斗/GPS接收天线获取定位信号；数据采集模块的数字温度、湿度和气压信号，以及北斗/GPS导航模块的定位信号传输至信号编码调制模块的微控制器单元，微控制器单元用于对温度、湿度、气压和定位信号进行编码后输出至无线收发芯片单元，无线收发芯片单元用于对温度、湿度、气压和定位信号进行调制放大后输出至发射机模块，发射机模块用于对无线收发芯片单元传输的信号进行功率放大后通过发射天线发射出去。进一步地完善上述技术方案，数据采集模块采用PIC16F726单片机，通过串口将采集的温度、湿度和气压信号传输至微控制器单元。进一步地，微控制器单元采用PLC1224高速单片机。进一步地，信号编码调制模块的无线收发芯片单元采用Si4432无线收发芯片，无线收发芯片单元用于对微控制器单元传输的温度、湿度、气压和定位信号进行GFSK调制，载波频率为400MHz。进一步地，发射机模块采用RF2104集成功率放大器。进一步地，温度传感器采用珠状热敏电阻。进一步地，湿度传感器采用高分子薄膜式湿敏电容。进一步地，气压传感器采用硅压阻式压力传感器。本技术的有益效果：本技术采用传感器和北斗/GPS导航模块结合进行高空探测，对采集的信号进行编码调制后通过天线发射出去，与地面接收设备配合能够观测到距离地面36km范围内不同高度的大气温度、湿度、气压、风速风向等参数，为气象监测系统提供精确的数据，适用于高空气象探测，具有体积小，重量轻，信号接收和数据处理自动化，通信频道窄，抗干扰能力强，地面设备简单可靠的优势。附图说明图1为本技术电路结构框图；图2为图1中温度传感器测量电路示意图；图3为图1中湿度传感器测量电路示意图；图4为图1中气压传感器测量电路示意图；图5为图1中数据采集模块电路图；图6为图1中北斗/GPS导航模块电路图；图7为图1中信号编码调制模块的微控制器单元电路图；图8为图1中信号编码调制模块的无线收发芯片单元电路图；图9为图1中发射机模块电路图。具体实施方式为使本技术的内容更加清楚，下面结合附图，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本技术无关的、本领域普通技术人员已知的部件的表示和描述。实施例1：本技术提供的一种基于北斗/GPS的探空仪，如图1所示，包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、数据采集模块、北斗/GPS接收天线、北斗/GPS导航模块、信号编码调制模块、发射机模块和发射天线，信号编码调制模块包括微控制器单元和无线收发芯片单元；温度传感器、湿度传感器和气压传感器分别用于测量高空的温度、湿度和气压信号；温度传感器、湿度传感器和气压传感器分别与数据采集模块连接，数据采集模块用于采集温度传感器、湿度传感器和气压传感器测量的高空温度、湿度和气压信号并转换成数字温度、湿度和气压信号；北斗/GPS导航模块通过北斗/GPS接收天线获取定位信号；数据采集模块的数字温度、湿度和气压信号，以及北斗/GPS导航模块的定位信号传输至信号编码调制模块的微控制器单元，微控制器单元用于对温度、湿度、气压和定位信号进行编码后输出至无线收发芯片单元，无线收发芯片单元用于对温度、湿度、气压和定位信号进行调制放大后输出至发射机模块，发射机模块用于对无线收发芯片单元传输的信号进行功率放大后通过发射天线发射出去。如图2所示，所述温度传感器采用珠状热敏电阻器件，体积小、相应时间短；传感器的表面涂层涂覆真空镀铝涂层，真空镀铝涂层对应红外长波可以忽略不计，而对于短波反射率也超过90％。高空温度测量电路设计成分压电路，即热敏电阻RT与一个精密电阻R1(5.1K)串联，在这两个电阻的两端加2.5V基准电压，热敏电阻的阻值随温度变化，分压电压输出电压也随之发生变化，再利用AD7705变换器采样得到电压值，由变化的电压值计算出温度值。AD7705是AD公司新推出的16位Σ-ΔA/D变换器，可用于测量低频模拟信号，这种器件带有增益可编程放大器，可通过软件编程来直接测量传感器输出的各个微小信号。如图3所示，湿度传感器采用高分子薄膜式湿敏电容CH，输出参数形式为电容值，通过频率变换电路将电容值的变化转换成频率的变化，利用测量频率的方法实现对传感器电容值的测量；电容-频率转换电路是由湿敏电容CH与电容C2(100pF)和电容C3(220pF)并联，由RC多谐振荡器来实现。如图4所示，气压传感器采用硅压阻式气压传感器PR，测量时采用电桥，在电桥的两端加一定的电压，然后测量电桥另两端输出的差分电压；电路中采用AD7705变换器进行电压测量，将硅压阻传感器PR与AD7705变换器的模拟输入端直接相连。如图5所示，数据采集模块采用信号为PIC16F726单片机，单片机通过多路开关对输入信号进行实时的控制接收，并把采集的数字探空信号(温度、湿度和气压)通过串口发送给信号编码调制模块，发送时间为1s；数据内容有：探空仪序列号、温度数据、气压数据、气压附温数据、高基准数据、湿度数据和低基准数据。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于北斗/GPS的探空仪，其特征在于：包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、数据采集模块、北斗/GPS接收天线、北斗/GPS导航模块、信号编码调制模块、发射机模块和发射天线，信号编码调制模块包括微控制器单元和无线收发芯片单元；/n温度传感器、湿度传感器和气压传感器分别用于测量高空的温度、湿度和气压信号；温度传感器、湿度传感器和气压传感器分别与数据采集模块连接，数据采集模块用于采集温度传感器、湿度传感器和气压传感器测量的高空温度、湿度和气压信号并转换成数字温度、湿度和气压信号；北斗/GPS导航模块通过北斗/GPS接收天线获取定位信号；/n数据采集模块的数字温度、湿度和气压信号，以及北斗/GPS导航模块的定位信号传输至信号编码调制模块的微控制器单元，微控制器单元用于对温度、湿度、气压和定位信号进行编码后输出至无线收发芯片单元，无线收发芯片单元用于对温度、湿度、气压和定位信号进行调制放大后输出至发射机模块，发射机模块用于对无线收发芯片单元传输的信号进行功率放大后通过发射天线发射出去。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗/GPS的探空仪，其特征在于：包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、数据采集模块、北斗/GPS接收天线、北斗/GPS导航模块、信号编码调制模块、发射机模块和发射天线，信号编码调制模块包括微控制器单元和无线收发芯片单元；
温度传感器、湿度传感器和气压传感器分别用于测量高空的温度、湿度和气压信号；温度传感器、湿度传感器和气压传感器分别与数据采集模块连接，数据采集模块用于采集温度传感器、湿度传感器和气压传感器测量的高空温度、湿度和气压信号并转换成数字温度、湿度和气压信号；北斗/GPS导航模块通过北斗/GPS接收天线获取定位信号；
数据采集模块的数字温度、湿度和气压信号，以及北斗/GPS导航模块的定位信号传输至信号编码调制模块的微控制器单元，微控制器单元用于对温度、湿度、气压和定位信号进行编码后输出至无线收发芯片单元，无线收发芯片单元用于对温度、湿度、气压和定位信号进行调制放大后输出至发射机模块，发射机模块用于对无线收发芯片单元传输的信号进行功率放大后通过发射天线发射出去。


2.根据权利要求1所述的基于北斗/GPS的探空仪...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄丹丹，张健，魏建波，侯维佳，宫和斌，胡霞，刘婷，
申请(专利权)人：南京大桥机器有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32