СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЙ РАДИОЗОНД

Настоящая полезная модель относится к метеорологии, в частности к радиозондированию.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является универсальный малогабаритный радиозонд (УМР), который включает приемопередатчик, микроконтроллер, аналоговые и цифровые датчики, антенну, в который дополнительно введен интерфейс, высокостабильный синтезатор частоты, приемник ГЛОНАСС и приемник GPS, антенна конструктивно выполнена на печатной плате в виде микрополосковой антенны, общей с приемопередатчиком, и синтезатор частоты установлен в приемопередатчике, при этом приемники ГЛОНАС и GPS, аналоговые и цифровые датчики, интерфейс и приемопередатчик соединены с микроконтроллером [1].
Недостатками УМР является то, что он:
- имеет микрополосковую антенну на печатной плате, которая не позволяет сформировать диаграмму направленности, необходимую для проведения радиозондирования на больших расстояниях (до 250 км) от приемной наземной станции;
- использует для задания частоты передатчика синтезатор частоты, что приводит к увеличению стоимости радиозонда.
- не позволяет подсоединить более пяти цифровых датчиков измерения параметров атмосферы;
- не имеет внешней шины подключения дополнительных цифровых датчиков;
- не включает возможность создания помехозащищенного цифрового кода для передачи информации на наземную приемную станцию для исключения ошибок при передаче данных;
- способен принимать сигналы только двух систем спутниковой навигации - российской ГЛОНАСС и американской GPS, и не способен работать с европейской системой GALILEO;
Задачами, на решение которых направлена заявляемая полезная модель являются:
- использование передатчика, не использующего синтезатора частоты и сверхрегенеративного режима.
- возможность подключения дополнительных цифровых датчиков метеорологических величин;
- обеспечение дальности приема сигнала не менее 250 км от приемной наземной станции;
- совместимость с тремя системами спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS/GALILEO;
- исключение ошибок при передаче данных на наземную приемную станцию.
Данные задачи решаются за счет того, что в специализированный аэрологический цифровой радиозонд, содержащий микроконтроллер и приемопередатчик, дополнительно вводится совмещенный приемник ГЛОНАСС/GPS/GALILEO, модулятор для создания помехозащищенного цифрового кода для передачи измеренных параметров на приемную станцию, штыревая передающая антенна; внешняя цифровая шина с подсистемой опроса цифровых датчиков и подключаемых приемо-передатчиков, с возможностью подключения произвольных датчиков, причем количество подключаемых датчиков неограниченно в пределах 64, конфигурация подключенных датчиков определяется автоматически после включения радиозонда. Компоненты радиозонда выбраны, а корпус разработан для работы в условиях низкой температуры и давления. Цифровая передача измеренных параметров на приемную станцию организована с целью минимальной переделки аппаратной части эксплуатируемых на аэрологической сети Росгидромета наземных комплексов радиозондирования. При работе с радиозондом для передачи данных используется частотная манипуляция.
Сущность полезной модели поясняется фиг.1.
Работает устройство следующим образом:
Основу радиозонда составляет микроконтроллер, выполняющий роль формирователя цифрового сигнала для передачи на наземную приемную систему. К основному микроконтроллеру, по последовательной шине подсоединяются все датчики специализированного радиозонда. Каждый датчик представляет собой измерительный элемент (для соответствующего измеряемого параметра), подсоединенный к АЦП и имеющий обрабатывающий микроконтроллер либо спецпроцессор. Микроконтроллер преобразует измеренные параметры в цифровой код и по последовательной шине передает в основной микроконтроллер, который имеет выход на СВЧ-модуль для передачи информации наземной приемной системе. Передача данных на наземную приемную станцию осуществляется в цифровом, помехозащищенном коде с применением частотной манипуляции. Модуль ГЛОНАСС/GPS/GALILEO позволяет определить координаты радиозонда через системы ГЛОHACC, GPS и GALILEO.
Таким образом, предложенная конструкция позволяет расширить функциональные возможности и повысить эффективность радиозонда за счет возможности введения цифровой шины для подключения дополнительных датчиков, передачи помехозащищенной цифровой информации на наземную станцию, увеличения дальности приема радиозонда наземной станцией.
Предполагается внедрение полезной модели на аэрологической сети Российской Федерации.
Источники информации:
1. Патент РФ на полезную модель №103195, кл. G01W 1/08 по заявке №2010149241/28 от 01.12.2010 опубл. 27.03.2011