低空数字探空仪能够测量低空大气垂直分布的温度、相对湿度、大气压力等气象参数,计算出低空大气折射率,为低空大气波导诊断系统提供重要数据参数。低空大气波导诊断系统能有效诊断出低空大气波导是否存在。低空大气波导可使无线电系统出现盲区,也可实现载舰雷达的超视距传播和超视距探测。因此,为了合理利用低空大气波导,研究开发低空数字探空仪具有重要的科学意义和应用价值。在学习研究国内外数字探空仪发展现状的基础上,借鉴国内外先进研究成果,根据实际应用需求,本文从硬件设计和软件设计两个方面,分别介绍了低空数字探空仪的开发。硬件设计分为采集板和发射板两个部分,采集板主要采用高精度气象传感器测量低空大气的温度、相对湿度、大气压力并运用北斗卫星导航定位技术测量大气中的风速、风向;发射板主要采用低功耗无线发射芯片,运用晶体振荡器频率合成技术,通过全向铜丝天线将探空数据发送给数字接收机,从而实现低空数字探空仪的全数字化。软件设计可分为探空仪应用程序软件和上位机软件两部分。探空仪应用程序主要实现传感器信号的数据采集和处理,然后根据设定的采样周期对数据进行发送。上位机软件主要是Visual Studio 2010开发平台下运用C#语言实现气象数据的实时显示和数据保存。本文最后介绍了自主研发的低空数字探空仪的系统性能测试,并根据测试数据进行性能分析。系统性能测试主要从传感器环境测试、静态性能比对测试、动态性能比对测试几个方面来分析低空数字探空仪的性能,还通过实地放飞实验与VAISALA公司的RS92探空仪进行性能对比。低空数字探空仪通过静态和动态测试表明,该系统具有精度高、体积小、重量轻、功耗低、成本低等优点,同时该系统通过了 EMC测试。