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

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。

I

目次

编写说明..................................................................................I

1范围....................................................................................1

2规范性引用文件..........................................................................1

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

4交接检查................................................................................1

5功能测试................................................................................1

5.1卫星系统信号标识...................................................................1

5.2观测值..............................................................................1

5.3卫星仰角............................................................................1

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

5.5自动恢复...........................................................................2

5.6FTP服务......................................................................2

5.7外接原子钟频标接口.................................................................2

5.8气象仪数据接收及存储................................................................2

5.9数据存储......................................................................2

5.10TCP/IP地址设置..................................................................2

5.11软件........................................................................2

6技术性能测试............................................................................2

6.1天线和电缆.....................................................................2

6.2接收机信号通道...................................................................3

6.3接收机时钟偏差...................................................................3

6.4钟频........................................................................3

6.5相位测量误差....................................................................3

6.6内部噪声水平.......................................................................3

6.7采样率..............................................................................3

6.8周跳频率............................................................................3

6.9数据格式............................................................................3

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

6.11电源...............................................................................3

6.12配套气象仪.........................................................................3

7环境适应性测试..........................................................................4

8外场试验交接检查.......................................................................4

8.1外场试验基本要求...................................................................4

8.2观测数据的一致性...................................................................4

8.3数据记录完整性.....................................................................4

8.4测量要素的准确性...................................................................4

8.5多路径检验..........................................................................4

8.6大气可降水量.......................................................................4

8.7稳定可靠性..........................................................................5

9测试结果及评定..........................................................................5

附录A....................................................................................6

III

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。

1

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。

5.6FTP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。

5.10TCP/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

6.1.1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。

6.1.2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。

6.1.3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。

2

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L5h,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。

3

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295%为合格。

数据获取率（%）=实际收到的数据量.00%

按规定应收到的数据量

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

4

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