本發(fā)明涉及一種基于無人機(jī)的全天候氣象探測系統(tǒng)，屬于無人機(jī)氣象探測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

大氣邊界層探測主要包括：基本氣象要素(溫度、濕度、風(fēng)速等)平均量和脈動量測量；湍流通量以及相關(guān)特征量的測量；地表狀況及其過程的測量；稀有氣體成分和大氣污染物濃度和通量的測量。隨著科技水平的提高和科研的深入，大氣邊界層探測范圍和內(nèi)容還在不斷擴(kuò)展。大氣邊界層的探測手段極其豐富，常規(guī)的高空探測資料一般都包括邊界層的資料。此外，應(yīng)用GPS探測和飛機(jī)探測也是有效的探測手段。邊界層的研究需要高密度高精度的探測資料，常規(guī)的高空探測資料一般難以滿足。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枺?01610035319.7，專利名稱為：基于多旋翼無人機(jī)的氣象監(jiān)測系統(tǒng)。根據(jù)該系統(tǒng)提供的測量方法可以看出，它是通過研制一種氣象監(jiān)測系統(tǒng)，而沒有涉及自動降落收發(fā)艙、無線感應(yīng)式充電、無人值守等領(lǐng)域的研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于無人機(jī)的全天候氣象探測系統(tǒng)，利用無人機(jī)進(jìn)行全天候氣象探測，并提供無人機(jī)收發(fā)艙及無線充電，實現(xiàn)無人值守的氣象探測。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種基于無人機(jī)的全天候氣象探測系統(tǒng)，包括無人機(jī)探測模塊、控制中心模塊；其中，無人機(jī)探測模塊包括球形無人機(jī)、探空儀、第一無線收發(fā)模塊，所述探空儀、第一無線收發(fā)模塊均搭載在無人機(jī)上；控制中心模塊包括第二無線收發(fā)模塊、控制中心、收發(fā)艙、無線充電裝置、4個定位信標(biāo)，所述第二無線收發(fā)模塊、收發(fā)艙、無線充電裝置、定位信標(biāo)分別與控制中心連接，且無線充電裝置設(shè)置于收發(fā)艙底部，定位信標(biāo)均勻設(shè)置于收發(fā)艙四周；第二無線收發(fā)模塊與第一無線收發(fā)模塊之間無線通信。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述收發(fā)艙包括半球形艙體、與半球形艙體直徑相等的圓形艙蓋，該圓形艙蓋由兩個大小相同的半圓形艙蓋組成。

作為本發(fā)明的一種進(jìn)一步方案，所述控制中心模塊還包括地面自動氣象站，所述地面自動氣象站通過第二無線收發(fā)模塊與控制中心通信。

作為本發(fā)明的一種進(jìn)一步方案，所述系統(tǒng)還包括遠(yuǎn)程終端，所述遠(yuǎn)程終端通過第二無線收發(fā)模塊與控制中心通信。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述遠(yuǎn)程終端為上位機(jī)、手機(jī)客戶端、移動終端三個中的至少一個。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1、本發(fā)明基于無人機(jī)的全天候氣象探測系統(tǒng)，通過無人值守的自動起降無人機(jī)，實現(xiàn)大氣邊界層氣象要素的長期、定點、連續(xù)監(jiān)測，可在特定的觀測場合代替?zhèn)鹘y(tǒng)的探空氣球觀測，降低觀測成本。

2、本發(fā)明基于無人機(jī)的全天候氣象探測系統(tǒng)，無人機(jī)攜帶多種氣象傳感器實現(xiàn)自主起飛、垂直爬升、原地降落等功能，最大載重6Kg，滿載續(xù)航時間約30分鐘。

3、本發(fā)明基于無人機(jī)的全天候氣象探測系統(tǒng)，實現(xiàn)0-700米的大氣邊界層氣象要素探測、數(shù)據(jù)處理、存儲和實時上傳等功能，觀測數(shù)據(jù)可在多種遠(yuǎn)程終端顯示，同時遠(yuǎn)程終端也可實現(xiàn)對飛行、數(shù)據(jù)采集的遠(yuǎn)程遙控。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于無人機(jī)的全天候氣象探測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本發(fā)明基于無人機(jī)的全天候氣象探測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明系統(tǒng)中球形無人機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明系統(tǒng)中收發(fā)艙的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)為艙蓋打開時的俯視圖，(b)為艙蓋關(guān)閉時的俯視圖。

圖5是本發(fā)明無線充電裝置無線充電的工作示意圖。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

針對目前無人機(jī)氣象探測領(lǐng)域的問題與不足，自主設(shè)計一種全新的大氣邊界層的觀測手段，通過無人值守的自動起降無人機(jī)飛行平臺，實現(xiàn)大氣邊界層氣象要素的長期、定點、連續(xù)監(jiān)測，可在一定范圍內(nèi)取代傳統(tǒng)探空氣球、系留汽艇、低空超聲雷達(dá)等，同時為下一步多點同步組網(wǎng)觀測奠定基礎(chǔ)。

如圖1、圖2所示，分別為本發(fā)明基于無人機(jī)的全天候氣象探測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖、總體結(jié)構(gòu)示意圖?；跓o人機(jī)的全天候氣象探測系統(tǒng)包括無人機(jī)探測模塊、控制中心模塊；其中，無人機(jī)探測模塊包括球形無人機(jī)、探空儀、第一無線收發(fā)模塊，探空儀、第一無線收發(fā)模塊均搭載在無人機(jī)上；控制中心模塊包括第二無線收發(fā)模塊、控制中心、收發(fā)艙、無線充電裝置、4個定位信標(biāo)、地面自動氣象站，第二無線收發(fā)模塊、收發(fā)艙、無線充電裝置、定位信標(biāo)分別與控制中心連接，且無線充電裝置設(shè)置于收發(fā)艙底部，定位信標(biāo)均勻設(shè)置于收發(fā)艙四周；第二無線收發(fā)模塊與第一無線收發(fā)模塊之間無線通信，地面自動氣象站通過第二無線收發(fā)模塊與控制中心通信。

其中，球形無人機(jī)如圖3所示，球形無人機(jī)可以搭載探空儀器實現(xiàn)0-700米高度的自動起降，具有較高的運行可靠性和穩(wěn)定性，探空儀可以對氣象要素(如溫度、濕度、氣壓)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時探測并通過第一無線收發(fā)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。

收發(fā)艙如圖4所示，其中(a)為艙蓋打開時的俯視圖，(b)為艙蓋關(guān)閉時的俯視圖，采用高精度的無線定位技術(shù)保證無人機(jī)準(zhǔn)確的落入收發(fā)艙內(nèi)，實現(xiàn)無人值守；收發(fā)艙采用半球形設(shè)計，與球形無人機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計相呼應(yīng)，為更準(zhǔn)確的實現(xiàn)自動降落到收發(fā)艙進(jìn)行無線充電。

無線充電裝置安置在收發(fā)艙底部，實現(xiàn)對球形無人機(jī)進(jìn)行無線感應(yīng)式充電，保證其長期運行，其無線充電工作示意圖如圖5所示。

控制中心實時與地面自動氣象站通信，獲取實時天氣狀況，保證惡劣天氣狀況下球形無人機(jī)不執(zhí)行飛行任務(wù)，從而保障整個系統(tǒng)能夠全天候安全運行。

遠(yuǎn)程終端通過第二無線收發(fā)模塊與控制中心無線通信，遠(yuǎn)程終端包括上位機(jī)、手機(jī)客戶端、移動終端三個中的至少一個，球形無人機(jī)飛行過程及周邊場景可以在遠(yuǎn)程終端進(jìn)行動態(tài)顯示。

本發(fā)明基于無人機(jī)的全天候氣象探測系統(tǒng)工作流程為：通過無人值守的自動起降球形無人機(jī)，實現(xiàn)大氣邊界層氣象要素的長期、定點、連續(xù)監(jiān)測，可在特定的觀測場合代替?zhèn)鹘y(tǒng)的探空氣球觀測，降低觀測成本。并且能實時獲取天氣狀況，在天氣惡劣時，控制球形無人機(jī)待在收發(fā)艙內(nèi)，不執(zhí)行飛行任務(wù)，保證整個系統(tǒng)的安全運行。

以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。