微型气象探空仪系统设计

摘要

本文论述了微型气象探空仪系统的设计过程。探空系统整体主要包括探空仪和地面监控中心。探空仪由探空气球携带升空后，探空仪按设定的要求采集并处理大气边界层的气象数据，并将处理后的数据通过无线链路传输到地面监控中心服务器。 系统整体设计分为硬件设计和软件设计两个部分。探空仪硬件部分采用低功耗微处理器LPC932为核心进行温度、湿度、气压等参数的采集，利用GPS定位及测风，通过GPRS无线通讯方式将采集到的气象数据传输到地面监控中心服务器上。软件部分包括探空仪应用软件和地面监测中心应用软件的开发。探空仪软件按照设定的采样周期对输入的传感器信号进行采样、处理、传输；地面监控中心软件完成与探空仪的通信、数据储存、表格显示等工作。所设计的探空仪系统完成了从数据采集、处理到通信、存储、管理的集成，具有精度高、体积小、功耗低的特点，方便地实现了大气边界层气象的实时探测。

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第一章绪论

1.1课题背景及意义

1.2国内、外大气探测技术的发展概况

1.3遥测系统通信技术现状

1.4本论文的主要内容

第二章微型气象探空仪系统的设计

2.1探空系统总体结构

2.2地面监控中心组网方案

2.3系统的技术参数

2.4 GPS在探空仪中的使用

2.4.1 GPS组成

2.4.2 GPS定位原理

2.4.3 GPS器件分类

2.4.4 GPS测风原理

第三章探空仪的设计

3.1探空仪传感器的选择及工作原理

3.1.1温湿度传感器的选择

3.1.2气压传感器的选择

3.1.3 GPS模块的选择

3.2探空仪硬件设计

3.2.1单片机控制模块

3.2.2复位电路

3.2.3温湿度、气压传感器与单片机的连接

3.2.4 GPRS数据通信

3.2.5串行通信接口设计

3.2.6电源设计

3.3印刷电路板的设计

3.3.1电源与接地的处理

3.3.2数模混合电路的处理

3.3.3 PCB中的其它抗干扰措施

3.4探空仪软件设计

3.4.1编程语言和编程环境的选择

3.4.2软件总体设计

3.4.3系统自检及初始化模块的设计

3.4.4数据采集与处理子程序

第四章地面监控中心软件设计

4.1气象数据接收

4.1.1 Windows Socket简介

4.1.2 Socket编程模型

4.1.3主要Socket函数的使用

4.1.4监控中心上位机通信程序的实现

4.2气象数据处理

4.2.1软件开发平台的选择

4.2.2数据处理软件设计原则

4.2.3程序运行结果

第五章系统调试

5.1探空仪关键设备调试

5.1.1 GPS模块调试

5.1.2 GPRS模块调试

5.2探空仪总体硬件调试

5.2.1静态调试

5.2.2动态调试

5.3探空仪软件调试

后记与展望

参考文献

致谢

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