[发明专利]一种基于信息熵的下投探空大气压力测量方法

说明书

本发明公开的一种基于信息熵的下投探空大气压力测量方法，属于探空大气压力传感器技术领域。本发明采用组合式的大气压力探测方法代替传统的单一传感器探测的方式，利用绝压传感器测量范围广和差压传感器分辨率高的优点，在低气压区利用不同量程的差压传感器进行测量，在高气压区利用绝压传感器进行测量。通过所述组合式的大气压力探测方法，能够实现宽量程气压探测能力。本发明通过建立信息熵、信息增量与传感器管理算法的关联关系，不断计算出最适合当前气压环境的传感器，判断是否该切换其他量程进行测量，实现气压的高精度、高分辨测量。本发明能够实现大气压力探测范围更广，探测精度更高的实时测量目标，满足高空探测需求。

技术领域

本发明属于探空大气压力传感器技术领域，尤其涉及一种基于信息熵的下投探空大气压力测量方法。

背景技术

气象变化影响着人类生产生活的方方面面。大气探测对大气科学的发展有重要的促进作用，为了能更好的掌握高空气象规律，指导日常生活、工作，研究人员为此做出了许多工作。气压作为气象探测领域的重要元素之一，其测量的广度与精度对整个临近空间探测有着重大影响。例如，80-100km的高空再入段气象模型会严重影响特种飞行器的研制，但由于目前的测量条件限制，往往只能测量30km以下的气压参数，再通过分析计算反演出高空气象模型，这样就会造成较大的测量误差，不利于临近空间飞行器的研制及落点精度的提升。我国缺少临近空间顶层的大气参数，导致我国与国际气象模型偏差较大。为建成空间环境地基监测网，揭示空间环境的时间和空间变化规律，并逐步形成覆盖更多重要区域的空间环境监测、预警能力，找到一种宽量程的气压测量方法极为重要。

众所周知，随着高度的上升，气压值会逐渐降低。据计算，高度每提升9m，大气压降低约100Pa。标准大气压值为1013.25hPa，在30km左右的高空时，气压则会降低至11.7hPa，随着高度的进一步提升，到80-100km时，气压值将无限趋于零，难以获得精确的气压值。根据调研，目前市场流行产品及专利发明均无法达到这一要求。如国际气压传感器领先品牌Druck，其型号为UNIK 5000的气压传感器测量范围为0-70MPa间任意量程的表压或绝压，但精度仅为±0.2％FS，无法实现在小量程的高精度气压测量；再如其1000系列传感器，测量精度±0.5％FS，但范围也仅仅是25Pa-7kPa，远不能达到测量目标。而作为微差压传感器领先者的美国Setra品牌，虽能完成小量程的气压测量，如其型号为setra268的传感器，测量范围0-25Pa，测量精度±0.25％FS，但它也只能够提供小量程范围内的气压测量，当传感器处在更高气压的环境下，便无法正常工作。综上所述，目前市场上暂无满足临近空间探测，具备宽量程能力的气压传感器存在。

在对现有公开专利的调研中发现，有一名为“一种复合量程气压传感器和高精度探空气压测量装置”(公开号：CN108332898A)设计了一种复合量程的气压传感器，其最主要特征为设计了两个厚度不同的应变薄膜。内膜片较薄，测压范围为3-500hPa；外膜片较厚，测压范围为500-1100hPa。系统采集外部气压传感器的输出信号，利用无线模块传输到地面控制中心，并判断气压是否小于500hPa，若低于500hPa则转换为内部传感器进行测量，同时将信号通过无线模块传送至地面，否则继续下一步，将信号输出至信号处理电路进行处理后输出。最后地面控制中心进行信号处理，给出整个量程(3-1100hPa)范围内的气压测量结果。然而这种发明的量程也太小，精度不高，无法满足高空探测的需要。

发明内容

为解决现有技术中只能够提供小量程范围内的气压测量，当传感器处在更高气压的环境下，无法正常工作，量程太小，精度低，无法满足高空探测的需要的问题。本发明主要目的是提供一种基于信息熵的下投探空大气压力测量方法，以实现大气压力探测范围更广，探测精度更高的实时测量的目标，满足满足高空探测需求。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种基于信息熵的下投探空大气压力测量方法，包括如下步骤：

S1将一个绝压传感器与多个不同量程差压传感器组合，形成一个气压测量模块；