气象火箭数据处理与跟踪算法研究

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随着我国气象火箭事业的持续发展以及气象火箭发射作为气象保障和空间科学探测的常态化技术手段,气象火箭探测系统比之前有了更高的要求,既要满足高可靠性,高探测精度,又要满足低复杂程度和低综合成本的要求。所以这就要求要在传统气象火箭探空仪基础上进行重新设计,采用新的传感器和新的遥测跟踪体制。本文是在对新型GPS气象火箭探空仪硬件基础充分了解后,对新型气象火箭数据处理和遥测跟踪算法进行研究,设计并实现了气象火箭数据处理和遥测跟踪一体化软件,并首次成功应用于我国首枚GPS气象火箭发射任务中。  在气象火箭数据处理系统设计中主要针对传感器随环境温度和环境气压的变化特点,通过尽可能少的标定实验次数,获取传感器整个温度和气压变化范围内的变化规律,然后通过计算方法设计选取出计算过程中必不可少的计算参数,通过数据拟合计算出这些需要的计算参数,最终设计出所有气象火箭探空仪的统一的计算方法。然后通过变化传感器所在环境模拟实验箱环境温度和环境气压验证计算方法的有效性和准确性。  在气象火箭遥测跟踪系统设计中是根据遥测跟踪系统自身原理和特点,通过推导各个坐标系间的变换公式,以及云台转速,计算出要达到自动跟踪所需的云台预抬角度,设计出高速上升过程中的跟踪策略及算法,计算出跟踪精度;并考虑气象火箭采用无控火箭(成本相对较低)所以实际弹道和理论弹道会有一定偏差,跟踪体系又是被动跟踪这些特点,设计出可靠的跟踪预案,最终通过模拟试验数据进行遥测跟踪系统设计可靠性的验证。  整个气象火箭数据处理及遥测跟踪系统软件采用面向对象方法设计,不仅集成了数据处理系统和遥测跟踪系统的功能,同时也集成了数据接收、数据预处理、数据处理、数据显示、数据存储、数据产品生成等多种功能,最终通过软件工程化实现整个系统软件,使得只通过本软件即可完成气象火箭发射的基本任务。  最后,介绍气象火箭数据处理及遥测跟踪系统软件在子午工程气象火箭发射任务中的数据处理情况和遥测跟踪状况,以及数据产品生成情况。通过这次发射任务验证了此数据处理及遥测跟踪系统的准确性和可靠性,其将为我国气象火箭进一步发展以及广泛应用做出重要贡献。
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