氣象觀測專用技術(shù)裝備測試方法地基GNSS遙感水汽探測設(shè)備

附件2

氣象觀測專用技術(shù)裝備測試方法

地基GNSS遙感水汽探測設(shè)備（試行）

中國氣象局綜合觀測司

2017年11月

編寫說明

《氣象觀測專用技術(shù)裝備測試方法（試行）》是針對氣象觀測專用技術(shù)裝備測試而編制的，所

涉及的裝備是擬用于氣象觀測專用的儀器和設(shè)備可以是整機(jī)、系統(tǒng)、傳感器和部件等。暫不包括氣

象衛(wèi)星及人工影響天氣作業(yè)設(shè)備。

本方法目前包括以下部分：

氣象觀測專用技術(shù)裝備測試方法總則（修訂）

氣象觀測專用技術(shù)裝備測試方法環(huán)境適應(yīng)性（試行）

氣象觀測專用技術(shù)裝備測試方法地面氣象觀測設(shè)備（試行）

氣象觀測專用技術(shù)裝備測試方法高空氣象觀測設(shè)備（試行）

氣象觀測專用技術(shù)裝備測試方法天氣雷達(dá)（試行）

氣象觀測專用技術(shù)裝備測試方法風(fēng)廓線雷達(dá)（試行）

氣象觀測專用技術(shù)裝備測試方法地基GNSS遙感水汽探測設(shè)備（試行）

氣象觀測專用技術(shù)裝備測試方法氣溶膠質(zhì)量濃度設(shè)備（試行）

本方法由中國氣象局綜合觀測司提出，中國氣象局氣象探測中心組織編寫。

本方法的修改和解釋權(quán)歸中國氣象局綜合觀測司。

本部分為《氣象觀測專用技術(shù)裝備測試方法地基GNSS遙感水汽探測設(shè)備（試行）》，規(guī)定了地

基GNSS遙感水汽探測設(shè)備的功能、性能和運(yùn)行穩(wěn)定性等的測試方法與評定等。

本部分主要起草人：王海深、曹云昌、胡姮、梁宏、涂滿紅、陳瑤、張明。

I

目次

編寫說明..................................................................................I

1范圍....................................................................................1

2規(guī)范性引用文件..........................................................................1

3基本要求................................................................................1

4交接檢查................................................................................1

5功能測試................................................................................1

5.1衛(wèi)星系統(tǒng)信號標(biāo)識...................................................................1

5.2觀測值..............................................................................1

5.3衛(wèi)星仰角............................................................................1

5.4通信端口...........................................................................2

5.5自動(dòng)恢復(fù)...........................................................................2

5.6FTP服務(wù)......................................................................2

5.7外接原子鐘頻標(biāo)接口.................................................................2

5.8氣象儀數(shù)據(jù)接收及存儲(chǔ)................................................................2

5.9數(shù)據(jù)存儲(chǔ)......................................................................2

5.10TCP/IP地址設(shè)置..................................................................2

5.11軟件........................................................................2

6技術(shù)性能測試............................................................................2

6.1天線和電纜.....................................................................2

6.2接收機(jī)信號通道...................................................................3

6.3接收機(jī)時(shí)鐘偏差...................................................................3

6.4鐘頻........................................................................3

6.5相位測量誤差....................................................................3

6.6內(nèi)部噪聲水平.......................................................................3

6.7采樣率..............................................................................3

6.8周跳頻率............................................................................3

6.9數(shù)據(jù)格式............................................................................3

6.10功耗...............................................................................3

6.11電源...............................................................................3

6.12配套氣象儀.........................................................................3

7環(huán)境適應(yīng)性測試..........................................................................4

8外場試驗(yàn)交接檢查.......................................................................4

8.1外場試驗(yàn)基本要求...................................................................4

8.2觀測數(shù)據(jù)的一致性...................................................................4

8.3數(shù)據(jù)記錄完整性.....................................................................4

8.4測量要素的準(zhǔn)確性...................................................................4

8.5多路徑檢驗(yàn)..........................................................................4

8.6大氣可降水量.......................................................................4

8.7穩(wěn)定可靠性..........................................................................5

9測試結(jié)果及評定..........................................................................5

附錄A....................................................................................6

III

氣象觀測專用技術(shù)裝備測試方法

地基GNSS遙感水汽探測設(shè)備（試行）

1范圍

本部分規(guī)定了利用導(dǎo)航衛(wèi)星（GNSS）進(jìn)行地基遙感水汽探測的設(shè)備功能、性能和運(yùn)行穩(wěn)定性等

的測試方法與評定等。

本部分適用于地基GNSS遙感水汽探測設(shè)備測試和評定。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本部分的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于

本部分。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本部分。

《氣象觀測專用技術(shù)裝備測試方法總則（修訂）》（氣測函［2017）36號）

《氣象觀測專用技術(shù)裝備測試方法環(huán)境適應(yīng)性（試行）》（氣測函（2016）5號）

3基本要求

包括測試目的，組織及要求等應(yīng)符合《氣象觀測專用技術(shù)裝備測試方法總則》中第4章的相

關(guān)要求。

4交接檢查

除按照《氣象觀測專用技術(shù)裝備測試方法總則》第8章的要求進(jìn)行外觀、結(jié)構(gòu)和成套型檢查外,

還應(yīng)進(jìn)行開機(jī)檢查，以確定被試產(chǎn)品是否能夠正常工作。

5功能測試

5.1衛(wèi)星系統(tǒng)信號標(biāo)識

分析觀測文件的頭記錄標(biāo)簽，RINEXVERSION/TYPE中是否有相關(guān)衛(wèi)星系統(tǒng)的標(biāo)識。

5.2觀測值

分析觀測文件的頭記錄標(biāo)簽，TYPESOFOBSERV中是否有各觀測值的標(biāo)識。

5.3衛(wèi)星仰角

通過TEQC軟件檢查，在TEQC中輸入觀測文件的檢測代碼，觀察輸出的衛(wèi)星仰角數(shù)據(jù)是否符合要

求。

1

5.4通信端口

目視檢查接收機(jī)硬件接口。

5.5自動(dòng)恢復(fù)

在被試產(chǎn)品正常工作的情況下直接關(guān)閉電源，一分鐘后，再接通電源，檢查接收機(jī)是否自動(dòng)啟

動(dòng)，并恢復(fù)斷電之前的設(shè)置。

在關(guān)閉電源之前，應(yīng)記錄接收機(jī)的相關(guān)配置，以備檢查核對。

5.6FTP服務(wù)

在接收機(jī)設(shè)置FTP服務(wù)器地址、用戶名、密碼等，查看接收機(jī)是否通過FTP方式定時(shí)把文件上傳

到指定的服務(wù)器。

5.7外接原子鐘頻標(biāo)接口

目視檢查接收機(jī)是否存在原子鐘頻標(biāo)接口，接入原子鐘查看是否可連接。

5.8氣象儀數(shù)據(jù)接收及存儲(chǔ)

檢查接收機(jī)存儲(chǔ)卡是否有氣象數(shù)據(jù)。

5.9數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

檢查是否有內(nèi)置存儲(chǔ)卡，或者在不帶任何外接配置情況下連續(xù)接收數(shù)據(jù)一個(gè)月。

5.10TCP/IP地址設(shè)置

檢查接收機(jī)是否有配置TCP/IP地址的設(shè)置界面，是否可以設(shè)置TCP/IP地址。

5.11軟件

對被試產(chǎn)品附帶的軟件進(jìn)行逐項(xiàng)操作檢查，評估軟件的界面、功能、性能、易用性和完善程度

等。檢查項(xiàng)目包括，顯示衛(wèi)星接收狀況、文件接收狀況和氣象儀工作狀態(tài)；記錄功能、傳輸功能、

日志功能、監(jiān)控報(bào)警功能、設(shè)置功能、格式轉(zhuǎn)換功能、遠(yuǎn)程控制功能、遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和遠(yuǎn)程復(fù)位功

能等。

6技術(shù)性能測試

6.1天線和電纜

6.1.1抗多路徑效應(yīng)

用TEQC軟件解算觀測數(shù)據(jù)，在TEQC軟件中輸入觀測文件的檢測代碼，輸出MP1和MP2值，對比設(shè)

置的閾值，判定是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

6.1.2天線相位中心偏差

天線檢測部門利用天線相位檢測機(jī)器人進(jìn)行測量檢測，得出天線相位中心偏差。

6.1.3相位中心穩(wěn)定性

天線檢測部門利用天線相位檢測機(jī)器人進(jìn)行測量檢測，得出天線相位中心穩(wěn)定性。

2

6.2接收機(jī)信號通道

分析觀測文件的頭記錄標(biāo)簽，WAVELENGTHFACTL1/2中，查看衛(wèi)星通道數(shù)量。

6.3接收機(jī)時(shí)鐘偏差

用GAMIT軟件處理數(shù)據(jù)解算出結(jié)果，生成J文件，由J文件中查找接收機(jī)時(shí)鐘偏差數(shù)據(jù)。

6.4鐘頻

用GAMIT軟件處理數(shù)據(jù)解算出結(jié)果，生成J文件，由J文件中查找阿蘭系數(shù)數(shù)據(jù)。

6.5相位測量誤差

分析RINEX文件的多普勒頻率的觀測數(shù)據(jù)，算出系統(tǒng)誤差和標(biāo)準(zhǔn)偏差。

6.6內(nèi)部噪聲水平

計(jì)算坐標(biāo)增量和基線長度，用雙差觀測值（或原始載波相位觀測值）表示的接收機(jī)內(nèi)部噪聲水

平。

采用零基線方法，選擇周圍高度角10°以上無障礙物的地方安放天線，連接功分器將同一天線

輸出信號分成功率、相位相同的兩路信號送到兩臺(tái)接收機(jī)，同步接收4顆以上衛(wèi)星L5h,交換接收

機(jī)天線接口，按上述要求再觀測一個(gè)時(shí)段。用靜態(tài)定位軟件計(jì)算坐標(biāo)增量和基線長度，坐標(biāo)增量及

其誤差。

6.7采樣率

檢查接收機(jī)是否可軟件設(shè)置不同采樣率，最高不低于10Hz。分析觀測文件的頭記錄標(biāo)簽，

INTERVAL中，查看采樣間隔。

6.8周跳頻率

周跳出現(xiàn)頻率：對于24小時(shí)、采樣率為30秒的零基線測量，最小衛(wèi)星高度角取0。，當(dāng)衛(wèi)星仰

角在10°?90°時(shí)，兩個(gè)接收機(jī)每個(gè)周跳的觀測量大于3000,在0°?-10°間觀測量大于1000。

通過TEQC軟件檢查，在TEQC軟件中輸入觀測文件的檢測代碼，輸出周跳頻率。

6.9數(shù)據(jù)格式

檢查接收機(jī)是否生成導(dǎo)航文件、觀測文件；打開生成的文件查看文件頭格式及文件內(nèi)容，與標(biāo)

準(zhǔn)RINEX格式文件比對。

6.10功耗

用萬用表測量接收機(jī)和天線的工作電流和電壓計(jì)算功耗。

6.11電源

目視檢查接收機(jī)硬件接口。將接收機(jī)接入直流及交流電源檢查是否能夠正常供電

6.12配套氣象儀

在被試產(chǎn)品正常工作的情況下檢查接收機(jī)內(nèi)是否存儲(chǔ)了氣象文件。

3

7環(huán)境適應(yīng)性測試

在《氣象觀測專用技術(shù)裝備測試方法環(huán)境適應(yīng)性（試行）》中選擇適于被試產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性

要求的項(xiàng)目，并參照相應(yīng)的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。

若設(shè)備有特殊使用要求，可以依據(jù)有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)文件擬定補(bǔ)充試驗(yàn)項(xiàng)目，并制定相應(yīng)試驗(yàn)方法。

8外場試驗(yàn)交接檢查

8.1外場試驗(yàn)基本要求

外場試驗(yàn)在自然大氣條件下進(jìn)行。同一試驗(yàn)地區(qū)至少應(yīng)有三臺(tái)被試產(chǎn)品同時(shí)觀測。對應(yīng)被試新

產(chǎn)品或通過重大技術(shù)改進(jìn)的老產(chǎn)品，必須進(jìn)行與業(yè)務(wù)高空探測系統(tǒng)的比對試驗(yàn)，至少要選擇兩個(gè)具

有不同濕度條件的地點(diǎn)進(jìn)行，每個(gè)試驗(yàn)地點(diǎn)的比對試驗(yàn)應(yīng)不少于30次。以進(jìn)行被試產(chǎn)品的測量結(jié)果

一致性，數(shù)據(jù)記錄的完整性、測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性性和穩(wěn)定性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

8.2觀測數(shù)據(jù)的一致性

采用被試產(chǎn)品多臺(tái)同時(shí)測量的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算每次測量各臺(tái)被試產(chǎn)品的測量結(jié)果對于其平

均值的偏差，并計(jì)算系統(tǒng)誤差和標(biāo)準(zhǔn)偏差。以大氣可降水量的不同大小分組統(tǒng)計(jì)，每組樣本應(yīng)不少

于60次。

8.3數(shù)據(jù)記錄完整性

測試期間，全天24小時(shí)連續(xù)觀測，數(shù)據(jù)獲取率295%為合格。

數(shù)據(jù)獲取率（%）=實(shí)際收到的數(shù)據(jù)量.00%

按規(guī)定應(yīng)收到的數(shù)據(jù)量

8.4測量要素的準(zhǔn)確性

對測試期間的資料進(jìn)行分析，得出關(guān)于偽距、相位等觀測量的觀測誤差，與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備獲取的觀

測資料進(jìn)行對比分析。

參加比對的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，所有衛(wèi)星信號電平應(yīng)高于-130dBm。

對測試期間獲取的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行解算處理，得出偽距、相位的數(shù)值，與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備獲取的數(shù)值進(jìn)

行比對并計(jì)算系統(tǒng)誤差和標(biāo)準(zhǔn)偏差。

8.5多路徑檢驗(yàn)

連續(xù)觀測24小時(shí)，截止高度角設(shè)置為零，采樣間隔30秒。記錄儀器內(nèi)完全鎖定所有可見衛(wèi)星并

能正常記錄所有必須觀測的數(shù)據(jù)；高度角在10°以上的觀測量中應(yīng)有大于95%的有效觀測量；MP1

和MP2與設(shè)置的閾值對比，判定是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

觀測接收機(jī)的衛(wèi)星鎖定指示燈。如果沒有指示，可以通過終端軟件的監(jiān)視窗口進(jìn)行觀察。用相

應(yīng)軟件解算觀測數(shù)據(jù)，在軟件中輸入觀測文件的檢測代碼，判定輸出值是否符合要求。

8.6大氣可降水量

4

大氣可降水量和同站址的業(yè)務(wù)探空結(jié)果進(jìn)行比較。利用解算軟件計(jì)算出被試產(chǎn)品的大氣可降水

量，與用同站址的探