一种基于GNSS的水汽电离层融合探测接收机的制作方法

一种基于gnss的水汽电离层融合探测接收机
技术领域
1.本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种基于gnss的水汽电离层融合探测接收机。


背景技术：

2.气象信息的监测对于我国的经济发展和人民生活具有非常重要的作用，气象信息包含了雨量、风速、风向、温度、湿度、大气压、光照强度等，其中大气可降水量对于气候变化、天气预报预警、全球温室效应及卫星对地观测精度等都具有重要意义。
3.目前已有多种大气可降水量反演技术，例如卫星遥感、无线电探测等，但一直存在空间覆盖度低、时间序列缺失以及产品精度较差的问题，基于gnss（global navigation satellite system，全球卫星导航系统）水汽反演是一种利用gnss（global navigation satellite system，全球卫星导航系统）来观测数据，获取大气水汽含量的方法，其主要优势在于高精度、低成本以及高时空分辨率，相比于传统方法可以灵活满足更多的应用场景，虽然其技术逐渐区域成熟，但是相关的产品由于集成度和设计上的原因，不能同时探测雨量、光照、风速风向、温湿压等多种气象信息。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于，提供一种基于gnss的水汽电离层融合探测接收机，解决以上技术问题；一种基于gnss的水汽电离层融合探测接收机，包括：第一传感部，所述第一传感部包括顶部支架、光照传感器和雨量传感器，所述顶部支架与一天线保护罩连接并形成一容置空间，所述容置空间内设有扼流圈天线，所述光照传感器设于所述顶部支架的一侧，所述雨量传感器设于所述顶部支架的另一侧；第二传感部，设于所述第一传感部的下方，所述第二传感部包括位于所述顶部支架下部的固定板、安装于所述固定板上的风速风向传感器、与所述固定板通过固定组件连接的中间板和设于所述中间板下方的温湿压传感器；固定部，设于所述第二传感部的下方，所述固定部包括设有螺柱的底部支架和固定于所述螺柱上的主控板，所述主控板包括gnss定位芯片，所述gnss定位芯片连接所述扼流圈天线。
5.优选地，所述固定组件为第一螺栓；所述中间板和所述顶部支架的底部构成一空腔结构，所述空腔结构为u型。
6.优选地，所述第二传感部还包括第二螺栓，所述第二螺栓穿设于百叶支架内部，将所述百叶支架、连接板以及所述中间板连接。
7.优选地，所述百叶支架和所述连接板构成镂空结构。
8.优选地，所述连接板通过第三螺栓固定于所述底部支架上。
9.优选地，所述底部支架的底部嵌有英制内螺纹孔。
10.优选地，所述主控板通过第四螺栓固定于所述螺柱上。
11.优选地，所述底部支架的两侧分别设有北斗短报文天线和远程通讯天线。
12.优选地，所述底部支架在所述远程通讯天线所在的一侧还设有电源供电口。
13.优选地，所述主控板包括：主控芯片；远程通讯模块，连接所述远程通讯天线；有线通讯模块，连接所述光照传感器、所述雨量传感器、所述风速风向传感器以及所述温湿压传感器；电源管理模块，连接所述电源供电口；北斗短报文芯片，连接所述北斗短报文天线。
14.本实用新型的有益效果是：由于采用以上技术方案，提供一种基于gnss的水汽电离层融合探测接收机，能同时探测雨量、光照、风速风向、温湿压等多种气象信息。
附图说明
15.图1是本实用新型的整体结构剖视示意图；
16.图2是本实用新型的拓扑图。
17.附图中：110、扼流圈天线；120、天线保护罩；130、光照传感器；140、雨量传感器；150、顶部支架；210、固定板；220、风速风向传感器；230、中间板；240、百叶支架；250、第二螺栓；260、温湿压传感器；270、连接板；310、底部支架；320、主控板；321、远程通讯模块；322、有线通讯模块；323、电源管理模块；324、gnss定位芯片；325、北斗短报文芯片；330、螺柱；340、北斗短报文天线；350、电源供电口；360、远程通讯天线。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
20.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
21.一种基于gnss的水汽电离层融合探测接收机，如图1、图2所示，包括：第一传感部，第一传感部包括顶部支架150、光照传感器130和雨量传感器140，顶部支架150与一天线保护罩120连接并形成一容置空间，容置空间内设有扼流圈天线110，光照传感器130设于顶部支架150的一侧，雨量传感器140设于顶部支架150的另一侧；第二传感部，设于第一传感部的下方，第二传感部包括位于顶部支架150下部的固定板210、安装于固定板210上的风速风向传感器220、与固定板210通过固定组件连接的中间板230和设于中间板230下方的温湿压传感器260；固定部，设于第二传感部的下方，固定部包括设有螺柱330的底部支架310和固定于螺柱330上的主控板320，主控板320包括gnss定位芯片324，gnss定位芯片324连接扼流圈天线110。
22.具体地，本实用新型提供了一种基于gnss的水汽电离层融合探测接收机，主要应用于环境监测领域，解决了常规的水汽探测接收机气象信息少的问题，能同时探测雨量、光照、风速风向、温湿压等多种气象信息。
23.进一步具体地，融合了多种传感器，可监测大气可降雨量、光照强度、雨量、温度、湿度、气压、风速风向，主控板320分别与扼流圈天线110、光照传感器130、雨量传感器140、
风速风向传感器220以及温湿压传感器260电气连接，监测大气可降雨量、光照强度、雨量、温度、湿度、气压、风速以及风向，其中，大气可降雨量的计算利用扼流圈天线110接收全球导航卫星发射的载波信号，在穿过大气层时受到大气的折射而延迟，将该延迟量作为待定参数引入到解算模型中，并逐项考虑误差的来源和消除的方法，精密的大气延迟量可以与定位参数一同求解出来。
24.在一种较优的实施例中，固定组件为第一螺栓；中间板230和顶部支架150的底部构成一空腔结构，空腔结构为u型。
25.在一种较优的实施例中，第二传感部还包括第二螺栓250，第二螺栓250穿设于百叶支架240内部，将百叶支架240、连接板270以及中间板230连接，第二螺栓250为长螺栓。
26.在一种较优的实施例中，百叶支架240和连接板270构成镂空结构，便于与大气环境连通。
27.在一种较优的实施例中，连接板270通过第三螺栓固定于底部支架310上。
28.在一种较优的实施例中，底部支架310的底部嵌有英制内螺纹孔，便于安装在立柱和强制对中盘上。
29.在一种较优的实施例中，主控板320通过第四螺栓固定于螺柱330上。
30.在一种较优的实施例中，底部支架310的两侧分别设有北斗短报文天线340和远程通讯天线360，北斗短报文天线340安装在底部支架310斜向上的一侧，远程通讯天线360安装在底部支架310斜向上的另一侧。
31.在一种较优的实施例中，底部支架310在远程通讯天线360所在的一侧还设有电源供电口350。
32.在一种较优的实施例中，主控板320包括：主控芯片；远程通讯模块321，连接远程通讯天线360；有线通讯模块322，连接光照传感器130、雨量传感器140、风速风向传感器220以及温湿压传感器260；电源管理模块323，连接电源供电口350；北斗短报文芯片325，连接北斗短报文天线340。
33.具体地，主控板320上具有远程通讯模块321和北斗短报文芯片325，通过远程通讯模块321和远程通讯天线360实时将数据发送到远处的服务器或者云平台，当远程通讯信号差时，可以采用北斗短报文芯片325和远程通讯天线360发送设备的部分信息。
34.进一步具体地，大气可降雨量的监测采用gnss水汽反演技术，利用全球导航卫星发射的载波信号，在穿过大气层时受到大气的折射而延迟，将该延迟量作为待定参数引入到解算模型中，并逐项考虑误差的来源和消除的方法，精密的大气延迟量可以与定位参数一同求解出来，通过采用双频技术，得到对流层天顶总延迟zt，对流层天顶总延迟可分为静力延迟zh和湿项延迟zw，静力延迟zh的公式如下，
[0035][0036]
其中，p0为地面气压，单位为hpa；
[0037][0038]
其中，λ为地理纬度，h为海拔高度，单位为km；
[0039]
从总延迟zt中减去静力延迟zh而得到湿项延迟zw，站点的大气可降水量pw可通过下式计算，
[0040][0041]
其中，ρw为液态水密度，rv为水汽的气体常数，k2
′
和k3为实验常数，tm为大气加权平均温度，定义如下，
[0042][0043]
pv为水汽的分压，t为温度，大气加权平均温度tm与地面气温ts成良好线性关系：
[0044][0045]
在实际应用中可通过地面气温ts的观测确定大气加权平均温度tm，a和b均为大气加权平均温度计算系数。
[0046]
综上，本实用新型提供了一种基于gnss的水汽电离层融合探测接收机，应用于环境监测领域，水汽电离层融合探测接收机采用了多种气象传感器的融合，气象信息多样，监测内容丰富；采用了一体式的结构设计，结构紧凑，便于安装与实施；具有远程通讯模块321和北斗短报文模块，通过远程通讯模块321和天线实时将数据发送到远处的服务器或者云平台，当远程通讯信号差时，可以采用北斗短报文模块和天线发送设备的部分信息；大气可降雨量的监测采用gnss水汽反演技术，利用全球导航卫星发射的载波信号，在穿过大气层时受到大气的折射而延迟，将该延迟量作为待定参数引入到解算模型中，并逐项考虑误差的来源和消除的方法，精密的大气延迟量可以与定位参数一同求解出来。
[0047]
以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于gnss的水汽电离层融合探测接收机，其特征在于，包括：第一传感部，所述第一传感部包括顶部支架（150）、光照传感器（130）和雨量传感器（140），所述顶部支架（150）与一天线保护罩（120）连接并形成一容置空间，所述容置空间内设有扼流圈天线（110），所述光照传感器（130）设于所述顶部支架（150）的一侧，所述雨量传感器（140）设于所述顶部支架（150）的另一侧；第二传感部，设于所述第一传感部的下方，所述第二传感部包括位于所述顶部支架（150）下部的固定板（210）、安装于所述固定板（210）上的风速风向传感器（220）、与所述固定板（210）通过固定组件连接的中间板（230）和设于所述中间板（230）下方的温湿压传感器（260）；固定部，设于所述第二传感部的下方，所述固定部包括设有螺柱（330）的底部支架（310）和固定于所述螺柱（330）上的主控板（320），所述主控板（320）包括gnss定位芯片（324），所述gnss定位芯片（324）连接所述扼流圈天线（110）。2.根据权利要求1所述的基于gnss的水汽电离层融合探测接收机，其特征在于，所述固定组件为第一螺栓；所述中间板（230）和所述顶部支架（150）的底部构成一空腔结构，所述空腔结构为u型。3.根据权利要求2所述的基于gnss的水汽电离层融合探测接收机，其特征在于，所述第二传感部还包括第二螺栓（250），所述第二螺栓（250）穿设于百叶支架（240）内部，将所述百叶支架（240）、连接板（270）以及所述中间板（230）连接。4.根据权利要求3所述的基于gnss的水汽电离层融合探测接收机，其特征在于，所述百叶支架（240）和所述连接板（270）构成镂空结构。5.根据权利要求4所述的基于gnss的水汽电离层融合探测接收机，其特征在于，所述连接板（270）通过第三螺栓固定于所述底部支架（310）上。6.根据权利要求5所述的基于gnss的水汽电离层融合探测接收机，其特征在于，所述底部支架（310）的底部嵌有英制内螺纹孔。7.根据权利要求1所述的基于gnss的水汽电离层融合探测接收机，其特征在于，所述主控板（320）通过第四螺栓固定于所述螺柱（330）上。8.根据权利要求6所述的基于gnss的水汽电离层融合探测接收机，其特征在于，所述底部支架（310）的两侧分别设有北斗短报文天线（340）和远程通讯天线（360）。9.根据权利要求8所述的基于gnss的水汽电离层融合探测接收机，其特征在于，所述底部支架（310）在所述远程通讯天线（360）所在的一侧还设有电源供电口（350）。10.根据权利要求9所述的基于gnss的水汽电离层融合探测接收机，其特征在于，所述主控板（320）包括：主控芯片；远程通讯模块（321），连接所述远程通讯天线（360）；有线通讯模块（322），连接所述光照传感器（130）、所述雨量传感器（140）、所述风速风向传感器（220）以及所述温湿压传感器（260）；电源管理模块（323），连接所述电源供电口（350）；北斗短报文芯片（325），连接所述北斗短报文天线（340）。

技术总结
本实用新型公开了一种基于GNSS的水汽电离层融合探测接收机，属于传感器技术领域；包括：第一传感部，包括顶部支架、光照传感器和雨量传感器，顶部支架与一天线保护罩连接并形成一容置空间，容置空间内设有扼流圈天线，雨量传感器设于顶部支架的另一侧；第二传感部，设于第一传感部的下方，包括位于顶部支架下部的固定板、安装于固定板上的风速风向传感器、与固定板连接的中间板和设于中间板下方的温湿压传感器；固定部，包括设有螺柱的底部支架和固定于螺柱上的主控板，主控板包括GNSS定位芯片。上述技术方案的有益效果是：能同时探测雨量、光照、风速风向、温湿压等多种气象信息。温湿压等多种气象信息。温湿压等多种气象信息。


技术研发人员：江雷子 吕卉 马柯 夏兴兵 吴章 杨启帆
受保护的技术使用者：上海米度测控科技有限公司
技术研发日：2023.07.28
技术公布日：2023/8/26