国家标准计划《卫星导航定位探空系统 高空风向和风速观测方法》由 TC507(全国气象仪器与观测方法标准化技术委员会)归口 ,主管部门为中国气象局。
主要起草单位 中国气象局气象探测中心 。
| 07 数学、自然科学 |
| 07.060 地质学、气象学、水文学 |
范围:本标准主要适用于卫星导航定位探空系统“上升-平漂-下降”三段式探空过程中的高空风向和风速观测方法。 主要技术内容包括:数据采集:明确了用于风向和风速观测需要采集的数据内容,以及时间分辨率要求,并要求可根据卫星定位状态中的卫星颗数和定位精度对导航定位数据质量进行判断。 采样:明确了数据采样频次不低于1Hz和一次放球、三次观测的探测方式。 工作时间:针对一次放球、三次观测的探测方式,提出了探空仪工作时间不少于8小时的要求。 定位可靠性:当卫星颗数小于4颗,定位精度因子大于6,则定位数据不可用,当卫星颗数大于4颗,不超过6颗,定位精度因子在4~6之间时,数据可疑,当卫星颗数大于6颗,定位精度因子小于4时,数据可用。 观测方法:明确了上升段、平漂段、下降段探测观测方法及主要特征:上升段主要利用气球探测,探空仪存在明显的摆动,需要滤除;平漂段也是利用气球实现观测,探空仪不存在摆动,只需简单平滑,降低测量数据中的噪声;下降段则是通过降落伞测量,部分降落伞稳定性较差,探空仪也存在明显的摆动效应,需要滤除,另外由于降落伞是减速运动,垂直方向受力不平衡,需要利用加速度数据对水平风向和风速进行修正。 三阶段划分:根据上升-平漂-下降三阶段垂直速度的特点,来进行三阶段划分,当垂直速度稳定在±1m的范围内时,则规定为平漂阶段,平漂之前的阶段为上升阶段,垂直速度开始连续小于-3m/s的时刻定位下降阶段起点。 数据处理:要求硬件可生成温度、湿度和气压必要数据,并按照规定算法进行计算,数据处理方法包括数据订正和数据质量控制,对平滑滤波数据处理方法进行了描述,并给出数据质量控制方法。如下所示。 允许值范围检查:一是对风向和风速、风向取值范围进行检查,二是根据各高度上历史统计的最大风速进行检验; 差值检查:当前时刻的风矢量速度相对前后的变化率超出门限值时,则判断当前值可疑或异常; 离散值检查:对风矢量时间序列采用统计方法,即当风矢量值与平均值的差值大于标准差的规定倍数时,则判断为离散值。 时间一致性检查:包括孤立值检查和重复值检查。其中孤立值检查用于检验是否存在游离于整体时间序列之外的异常值;重复值检查用于检验时间序列是否存在同一数据持续重复出现且超过合理时间范围的“僵值”。