【正文】 論文題目 基于 GPS 的高空氣象探測(cè)地面系統(tǒng) 的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)工 程 領(lǐng) 域 軟 件 工 程指 導(dǎo) 教 師 陳小平 高 工作 者 姓 名 章 勇學(xué) 號(hào) 202292504013 分類號(hào) 密級(jí) UDC 注 1 學(xué) 位 論 文基于 GPS 的高空氣象探測(cè)地面系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（題名和副題名）章 勇（作者姓名）指導(dǎo)教師姓名 陳小平 高 工 電子科技大學(xué) 成 都 宋建琳 高 工 （職務(wù)、職稱、學(xué)位、單位名稱及地址） 申請(qǐng)專業(yè)學(xué)位級(jí)別 碩士 專業(yè)學(xué)位類別 工 程 碩 士 工程領(lǐng)域名稱 軟 件 工 程提交論文日期 2022 論文答辯日期 2022 學(xué)位授予單位和日期 電 子 科 技 大 學(xué) 答辯委員會(huì)主席 評(píng)閱人 2022 年 月 日注 1：注明《國(guó)際十進(jìn)分類法 UDC》的類號(hào)3獨(dú) 創(chuàng) 性 聲 明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。簽名： 日期： 年 月 日論 文 使 用 授 權(quán)本學(xué)位論文作者完全了解電子科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)電子科技大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 摘要I摘 要基于 GPS 衛(wèi)星定位系統(tǒng)的高空氣象探測(cè)系統(tǒng)是未來(lái)高空氣象探測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)，為了滿足不斷提高的氣象觀測(cè)需求，提高我國(guó)氣象觀測(cè)事業(yè)的整體水平，應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展新一代探空儀系統(tǒng)，對(duì)氣象傳感器、數(shù)據(jù)處理等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使我國(guó)的新一代探空系統(tǒng)能夠進(jìn)入世界一流的行列。GPS 高空探測(cè)系統(tǒng)由 GPS 探空儀與地面接收處理系統(tǒng)組成。GPS 探空測(cè)量高空中的 GPS、溫度、濕度、壓力等信息，地面接收處理系統(tǒng)接收該信息并完成解算。本論文正是研究地面接收機(jī)將接收到的探空儀調(diào)制在射頻信號(hào)上的 PTU 和GPS 模塊的數(shù)字信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)收集到這些信息和地面溫度、氣壓、濕度與風(fēng)資料，完成數(shù)據(jù)校驗(yàn)及對(duì)溫、壓、濕、測(cè)風(fēng)的處理結(jié)果。由于大氣環(huán)境無(wú)法模擬，只能通過放球來(lái)進(jìn)行各種參數(shù)的測(cè)量。各種傳感器如何真實(shí)的反映大氣環(huán)境，得到的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確、如何進(jìn)行顯示等是我們主要的研究?jī)?nèi)容。進(jìn)過研究我們完成的主要內(nèi)容包括：首先制定適合本系統(tǒng)的通信協(xié)議，完成了高空氣象探測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與解析；其次進(jìn)行了各種傳感器的選型與標(biāo)定工作，建立了各種數(shù)學(xué)模型和算法，使各種傳感器較為準(zhǔn)確的反映了大氣環(huán)境；最后完成了高空氣象探測(cè)系統(tǒng)的顯示軟件，使各種大氣值能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)和曲線顯示，通過最小二乘法、差值、濾波等方法使曲線更加平滑、連續(xù)、真實(shí)。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集，傳感器標(biāo)定，算法優(yōu)化。ABSTRACTIIABSTRACTHighaltitude meteorological observation system based on GPS（Global Position System）is the future development trend of highaltitude meteorological observation. To state the growing appetite of meteorological observation, and improve the whole level of meteorological observations, we should focus on developing a new generation of radiosonde systems with improved meteorological sensors, data processing and other key technology, to reach the international adcanced level.The GPS aerological sounding system is prised of GPS radiosonde and ground receivingprocessing system. The role of GPS radiosonde is to measure the GPS, temperature, humidity, pressure and other information in high altitude, and the role of the ground receivingprocessing system is to receive and caculate them. This paper is to study how the ground receiver transmits the receiving PTU and GPSmodule digital signal from GPS radiosonde to the puter, then the puter collectes and calibrates these information with the ground temperature, air pressure, humidity and wind data. Since the atmospheric environment can not be imitated, it had to measure the various parameters by the ball. Our main content was to study how the variety of sensors to reflect the real atmospheric environment, whether the data obtained was accurate and how was it displayed and so on.Our main content for this study were as followed: firstly, formulated the munication protocol for the system and pleted the transmission and analysis of the data for the highaltitude meteorological observation。 Secondly, pleted the selection and calibration for the variety of sensors, and established the mathematical models and algorithms to ensure the sensors can reflect the atmospheric environment accurately。 finally, pleted the display software of the highaltitude meteorological observation system, so that the realtime data and curves of atmosphere could be displayed. To make the curves much smoother by the methods least squares, Dvalue and filtering. Key words: data acquisition。 sensors calibration。 algorithm optimization.目錄III目 錄第一章 緒論 ...................................................................................................................1 高空氣象探測(cè)的發(fā)展趨勢(shì) .....................................................................................1 GPS 高空氣象探測(cè)系統(tǒng)的選題依據(jù) .....................................................................2 GPS 高空氣象探測(cè)系統(tǒng)概述 .................................................................................2 本文的組織結(jié)構(gòu) .....................................................................................................3第二章 GPS 高空氣象探測(cè)系統(tǒng)軟件需求分析及概要設(shè)計(jì) ......................................4 GPS 定位原理 .........................................................................................................4 GPS 高空氣象探測(cè)系統(tǒng)原理 .................................................................................5 GPS 高空氣象探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................................................................6 系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái) .........................................................................................................7 小結(jié) .......................................................................................................................10第三章 GPS 高空氣象探測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法分析 ................................................11 溫度測(cè)量原理 .......................................................................................................11 溫度測(cè)量元件 ................................................................................................11 測(cè)量方法 ........................................................................................................13 誤差來(lái)源 ........................................................................................................14 壓力測(cè)量原理 .......................................................................................................15 膜盒位移傳感器 ............................................................................................16 數(shù)字壓阻傳感器 .........................................