气象观测专用技术装备测试方法地基GNSS遥感水汽探测.docx
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气象观测专用技术装备测试方法地基GNSS遥感水汽探测
附件2
气象观测专用技术装备测试方法
地基GNSS遥感水汽探测设备（试行）
中国气象局综合观测司
2017年11月
编写说明
《气象观测专用技术装备测试方法（试行）》是针对气象观测专用技术装备测试而编制的，所涉及的装备是拟用于气象观测专用的仪器和设备可以是整机、系统、传感器和部件等。
暂不包括气象卫星及人工影响天气作业设备。
本方法目前包括以下部分：
气象观测专用技术装备测试方法总则（修订）
气象观测专用技术装备测试方法环境适应性（试行）
气象观测专用技术装备测试方法地面气象观测设备（试行）
气象观测专用技术装备测试方法高空气象观测设备（试行）
气象观测专用技术装备测试方法天气雷达（试行）
气象观测专用技术装备测试方法风廓线雷达（试行）
气象观测专用技术装备测试方法地基GNSS遥感水汽探测设备（试行）
气象观测专用技术装备测试方法气溶胶质量浓度设备（试行）
本方法由中国气象局综合观测司提出，中国气象局气象探测中心组织编写。
本方法的修改和解释权归中国气象局综合观测司。
本部分为《气象观测专用技术装备测试方法地基GNSS遥感水汽探测设备（试行）》，规定了地基GNSS遥感水汽探测设备的功能、性能和运行稳定性等的测试方法与评定等。
本部分主要起草人：
王海深、曹云昌、胡姮、梁宏、涂满红、陈瑶、张明。
目次
气象观测专用技术装备测试方法
地基GNSS遥感水汽探测设备（试行）
1 范围
本部分规定了利用导航卫星（GNSS）进行地基遥感水汽探测的设备功能、性能和运行稳定性等的测试方法与评定等。
本部分适用于地基GNSS遥感水汽探测设备测试和评定。
2 规范性引用文件
下列文件对于本部分的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本部分。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本部分。
《气象观测专用技术装备测试方法总则（修订）》（气测函〔2017〕36号）
《气象观测专用技术装备测试方法环境适应性（试行）》（气测函〔2016〕5号）
3 基本要求
包括测试目的，组织及要求等应符合《气象观测专用技术装备测试方法总则》中第4章的相关要求。
4 交接检查
除按照《气象观测专用技术装备测试方法总则》第8章的要求进行外观、结构和成套型检查外，还应进行开机检查，以确定被试产品是否能够正常工作。
5 功能测试
5.1 卫星系统信号标识
分析观测文件的头记录标签，RINEXVERSION/TYPE中是否有相关卫星系统的标识。
5.2 观测值
分析观测文件的头记录标签，TYPESOFOBSERV中是否有各观测值的标识。
5.3 卫星仰角
通过TEQC软件检查，在TEQC中输入观测文件的检测代码，观察输出的卫星仰角数据是否符合要求。
5.4 通信端口
目视检查接收机硬件接口。
5.5 自动恢复
在被试产品正常工作的情况下直接关闭电源，一分钟后，再接通电源，检查接收机是否自动启动，并恢复断电之前的设置。
在关闭电源之前，应记录接收机的相关配置，以备检查核对。
5.6 FTP服务
在接收机设置FTP服务器地址、用户名、密码等，查看接收机是否通过FTP方式定时把文件上传到指定的服务器。
5.7 外接原子钟频标接口
目视检查接收机是否存在原子钟频标接口，接入原子钟查看是否可连接。
5.8 气象仪数据接收及存储
检查接收机存储卡是否有气象数据。
5.9 数据存储
检查是否有内置存储卡，或者在不带任何外接配置情况下连续接收数据一个月。
5.10 TCP/IP地址设置
检查接收机是否有配置TCP/IP地址的设置界面，是否可以设置TCP/IP地址。
5.11 软件
对被试产品附带的软件进行逐项操作检查，评估软件的界面、功能、性能、易用性和完善程度等。
检查项目包括，显示卫星接收状况、文件接收状况和气象仪工作状态；记录功能、传输功能、日志功能、监控报警功能、设置功能、格式转换功能、远程控制功能、远程参数设置和远程复位功能等。
6 技术性能测试
6.1 天线和电缆
抗多路径效应
用TEQC软件解算观测数据，在TEQC软件中输入观测文件的检测代码，输出MP1和MP2值，对比设置的阈值，判定是否符合标准。
天线相位中心偏差
天线检测部门利用天线相位检测机器人进行测量检测，得出天线相位中心偏差。
相位中心稳定性
天线检测部门利用天线相位检测机器人进行测量检测，得出天线相位中心稳定性。
6.2 接收机信号通道
分析观测文件的头记录标签，WAVELENGTHFACTL1/2中，查看卫星通道数量。
6.3 接收机时钟偏差
用GAMIT软件处理数据解算出结果，生成J文件，由J文件中查找接收机时钟偏差数据。
6.4 钟频
用GAMIT软件处理数据解算出结果，生成J文件，由J文件中查找阿兰系数数据。
6.5 相位测量误差
分析RINEX文件的多普勒频率的观测数据，算出系统误差和标准偏差。
6.6 内部噪声水平
计算坐标增量和基线长度，用双差观测值（或原始载波相位观测值）表示的接收机内部噪声水平。
采用零基线方法，选择周围高度角10°以上无障碍物的地方安放天线，连接功分器将同一天线输出信号分成功率、相位相同的两路信号送到两台接收机，同步接收4颗以上卫星1.5h，交换接收机天线接口，按上述要求再观测一个时段。
用静态定位软件计算坐标增量和基线长度，坐标增量及其误差。
6.7 采样率
检查接收机是否可软件设置不同采样率，最高不低于10Hz。
分析观测文件的头记录标签，INTERVAL中，查看采样间隔。
6.8 周跳频率
周跳出现频率：
对于24小时、采样率为30秒的零基线测量，最小卫星高度角取0°，当卫星仰角在10°～90°时，两个接收机每个周跳的观测量大于3000，在0°～-10°间观测量大于1000。
通过TEQC软件检查，在TEQC软件中输入观测文件的检测代码，输出周跳频率。
6.9 数据格式
检查接收机是否生成导航文件、观测文件；打开生成的文件查看文件头格式及文件内容，与标准RINEX格式文件比对。
6.10 功耗
用万用表测量接收机和天线的工作电流和电压计算功耗。
6.11 电源
目视检查接收机硬件接口。
将接收机接入直流及交流电源检查是否能够正常供电
6.12 配套气象仪
在被试产品正常工作的情况下检查接收机内是否存储了气象文件。
7 环境适应性测试
在《气象观测专用技术装备测试方法环境适应性（试行）》中选择适于被试产品环境适应性要求的项目，并参照相应的试验方法进行试验。
若设备有特殊使用要求，可以依据有关技术标准文件拟定补充试验项目，并制定相应试验方法。
8 外场试验交接检查
8.1 外场试验基本要求
外场试验在自然大气条件下进行。
同一试验地区至少应有三台被试产品同时观测。
对应被试新产品或通过重大技术改进的老产品，必须进行与业务高空探测系统的比对试验，至少要选择两个具有不同湿度条件的地点进行，每个试验地点的比对试验应不少于30次。
以进行被试产品的测量结果一致性，数据记录的完整性、测量数据的准确性、可靠性性和稳定性数据统计。
8.2 观测数据的一致性
采用被试产品多台同时测量的结果进行统计，计算每次测量各台被试产品的测量结果对于其平均值的偏差，并计算系统误差和标准偏差。
以大气可降水量的不同大小分组统计，每组样本应不少于60次。
8.3 数据记录完整性
测试期间，全天24小时连续观测，数据获取率≥95%为合格。
数据获取率（％）=
8.4 测量要素的准确性
对测试期间的资料进行分析，得出关于伪距、相位等观测量的观测误差，与标准设备获取的观测资料进行对比分析。
参加比对的试验数据，所有卫星信号电平应高于-130dBm。
对测试期间获取的观测数据进行解算处理，得出伪距、相位的数值，与标准设备获取的数值进行比对并计算系统误差和标准偏差。
8.5 多路径检验
连续观测24小时，截止高度角设置为零，采样间隔30秒。
记录仪器内完全锁定所有可见卫星并能正常记录所有必须观测的数据；高度角在10°以上的观测量中应有大于95%的有效观测量；MP1和MP2与设置的阈值对比，判定是否符合标准。
观测接收机的卫星锁定指示灯。
如果没有指示，可以通过终端软件的监视窗口进行观察。
用相应软件解算观测数据，在软件中输入观测文件的检测代码，判定输出值是否符合要求。
8.6 大气可降水量
大气可降水量和同站址的业务探空结果进行比较。
利用解算软件计算出被试产品的大气可降水量，与用同站址的探空站数据解算出的大气可降水量进行比对。
探空系统测量的可降水量按照附录A的要求和方法计算。
8.7 稳定可靠性
在测试期间，记录被测产品的故障，并统计平均故障间隔时间。
9 测试结果及评定
所有测试项目中，按照本部分规定的方法进行测试，若测试结果符合技术指标要求判定为合格，否则为不合格。
被试产品有一项功能、技术性能、可靠性、环境适应性不合格即判定为其整体不合格。
附录A
探空计算大气可降水量的方法
1.计算饱和水汽压Ew
2.计算实际水汽压e
3.计算绝对湿度a
4.将a根据高度累加，最后得到总的水汽质量M。
用水汽总量M除以1000，得大气可降水量（mm）。
其中，T0为水的三项点温度，T为绝对温度，U为相对湿度。
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