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給北斗導(dǎo)航探空儀裝“眼睛”（主題）

工人日?qǐng)?bào)-中工網(wǎng)記者 車輝 通訊員 劉倩

(資料圖片)

從內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林浩特國(guó)家綜合氣象觀測(cè)試驗(yàn)基地到克什克騰旗，用時(shí)1小時(shí)13分鐘，在兩萬(wàn)七千米高空，北斗導(dǎo)航探空儀開始平漂，它的運(yùn)動(dòng)特性及“看”到的環(huán)境變化被完整記錄。

8月17日，基于集成姿態(tài)的北斗導(dǎo)航探空儀視頻動(dòng)態(tài)試驗(yàn)取得成功。這是國(guó)內(nèi)氣象部門首次獲取探空全過程姿態(tài)數(shù)據(jù)及穩(wěn)定的全景影像資料，實(shí)現(xiàn)探空全過程可視化。

解答探空儀到底“看”到了什么

17日6時(shí)55分，攜帶集成姿態(tài)傳感器的北斗導(dǎo)航探空儀、全景高清攝像機(jī)、降落傘、探測(cè)高度控制裝置的平漂雙模氣象氣球在錫林浩特國(guó)家綜合氣象觀測(cè)試驗(yàn)基地升空，開始在高空“掃描”氣象環(huán)境。

僅用一小時(shí)，氣球從地面飛升至近三萬(wàn)米高空，溫度從21℃迅速降至-68℃，整個(gè)探空過程環(huán)境變化無法被模擬。

有著二十多年“放氣球”經(jīng)驗(yàn)的北京市氣象探測(cè)中心高級(jí)工程師于永濤說，“現(xiàn)行探空業(yè)務(wù)不能直觀獲取探空儀在高空的姿態(tài)和環(huán)境變化，無法進(jìn)行更科學(xué)的高空氣象觀測(cè)要素誤差訂正。”

對(duì)此，中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心為這個(gè)飛升的北斗導(dǎo)航探空儀裝上了“眼睛”——姿態(tài)傳感器和360°全景高清攝像機(jī)，讓它來解答探空儀到底“看”到了什么。

“這雙‘眼睛’可直觀看到探空觀測(cè)上升、平漂、下降三階段的所有狀態(tài)，以及出入云過程，并獲取全過程探空儀飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)。”中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心基地室高級(jí)工程師夏元彩介紹，出入云觀測(cè)數(shù)據(jù)為濕度誤差訂正提供依據(jù)，探空儀姿態(tài)數(shù)據(jù)為溫度及下降段測(cè)風(fēng)誤差訂正提供依據(jù)。

“眼睛”發(fā)揮作用的時(shí)間只有短短幾小時(shí)，試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)的“備考”之路卻長(zhǎng)達(dá)兩年。2021年，集成姿態(tài)的北斗導(dǎo)航探空儀工程樣機(jī)試制成功，經(jīng)過數(shù)次測(cè)試與改進(jìn)，不斷增強(qiáng)其準(zhǔn)確性、可靠性和通信能力，最終應(yīng)用于此次試驗(yàn)。

普通攝像設(shè)備無法保證在溫度、濕度等環(huán)境要素快速變化的情況下正常工作。今年年初，試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)開始挑選合適的全景高清攝像機(jī)，并進(jìn)行保溫處理、跌落保護(hù)處理和電池?cái)U(kuò)容等適應(yīng)性改進(jìn)，且在前期通過高低溫環(huán)境試驗(yàn)，從而保障設(shè)備適應(yīng)此次試驗(yàn)條件。

期待能與“眼睛”重逢

“獲取翔實(shí)的探測(cè)可視化信息是一次大膽嘗試。”中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心業(yè)務(wù)科技處高級(jí)工程師安濤見證了“眼睛”的誕生，更期待能與之重逢，因此必須要考慮試驗(yàn)設(shè)備的落點(diǎn)安全以及是否便于回收。

試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)踏勘多個(gè)試驗(yàn)備選站點(diǎn)的周邊情況，集中分析研判備選站點(diǎn)近一年的探空資料、每個(gè)季度的大氣運(yùn)動(dòng)變化，最終確定于今年8月在錫林浩特國(guó)家綜合氣象觀測(cè)試驗(yàn)基地開展試驗(yàn)。

17日8時(shí)8分，外球爆炸，內(nèi)球成功實(shí)現(xiàn)平漂。9時(shí)2分，探測(cè)高度控制裝置切斷懸掛儀器的繩索，探空儀在降落傘的作用下均勻下落。10時(shí)16分，探空儀降落至克什克騰旗草場(chǎng)。試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)兵分三路圍追，在克服手機(jī)信號(hào)消失、汽車深陷沙坑等難題后，于13時(shí)27分精確“追蹤”回收。數(shù)據(jù)與影像資料獲取正常，此次回收試驗(yàn)宣告成功。

這些姿態(tài)數(shù)據(jù)和全景影像資料不僅為探測(cè)業(yè)務(wù)帶來準(zhǔn)確的“診療”依據(jù)，還為氣象探空業(yè)務(wù)升級(jí)換代至北斗探空做好技術(shù)儲(chǔ)備和支撐。

19日7時(shí)45分，攜帶集成姿態(tài)的北斗導(dǎo)航探空儀的試驗(yàn)氣球在錫林浩特國(guó)家綜合氣象觀測(cè)試驗(yàn)基地再次升空，分析與研究工作還在繼續(xù)。