[發明專利]一種用于氣象環境測量的八旋翼飛行器

在審

• 申請號: 201711068492.8
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107765346A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 王震洲;霍威
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: G01W1/08
• 分類號: G01W1/08;G01W1/02;G01D21/02
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司13100
• 代理人: 徐瑞豐,董金國

技術領域

本發明屬于無人機與氦氣球飛行器技術領域，具體涉及一種用于氣象環境測量的八旋翼飛行器。

背景技術

現有的用于低空的氣象數據測量的四旋翼飛行器通過控制四個螺旋槳的轉速，獲得向上升的拉力，升力可以克服整機的重量時，整機離地上升；轉速減小，升力小于重力時，進行下降。所述四旋翼飛行器的缺點在于：1、受限于電池的容量和重量，四旋翼飛行器無法長時間在空中進行飛行操作；2、四旋翼在飛行狀態時，螺旋槳的高速轉動會對觀測場的待測氣象環境造成破壞，從而對測量結果產生干擾。

現有的氦氣球飛行器主要依靠繩索進行放飛與回收。現有的氦氣球飛行器的缺點在于：1、氦氣球的放飛與回收過程較為復雜，需要專業裝置控制氦氣球飛行器的繩索回收和放出過程；2、氦氣球的繩索上無法穩定搭載氣象環境測量裝置。

現有的用于低空的氣象數據測量的四旋翼飛行器由于電池重量限制，無法搭載大電量電池，長時間在空中飛行測量；并且這種測量方法由于飛行器飛行時旋翼的高速轉動，會對觀測場的待測氣象環境造成破壞，從而對測量結果產生較大的干擾。

現有的用于低空的氣象數據測量的氦氣球飛行器依靠繩索進行放飛與回收，無法搭載氣象測量系統進行空中指定高度范圍內測量。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供了一種續航時間長、測量結果準確且可搭載氣象測量系統在指定高度范圍內測量的用于氣象環境測量的八旋翼飛行器。

本發明解決上述問題采用如下技術方案：

一種用于氣象環境測量的八旋翼飛行器，其包括飛行器、設置在飛行器上的氦氣球飛行器和氣象環境測量模塊；所述氦氣球飛行器包括氦氣球和繩索，所述氦氣球通過繩索固定在飛行器上；所述飛行器包括飛行器的機架、相互等距設置在機架四角的4臺電機、設置在機架上的中控單元和設置在機架下方的起落架；每臺所述電機的輸出軸均垂直于機架的水平面設置且每臺所述電機均設有上、下兩個方向的輸出軸，每個所述輸出軸頂端安裝有旋翼；所述中控單元包括八旋翼微處理器模塊和與之連接的相關傳感器模塊。

進一步的，所述相關傳感器模塊包括圖傳模塊、GPS模塊和電機驅動模塊；所述八旋翼微處理器模塊的相應端口分別和圖傳模塊、GPS模塊和電機驅動模塊相連接，所述電機驅動模塊的輸出端驅動電機的受控端。

進一步的，所述氣象環境測量模塊包括溫濕度傳感器模塊、氣壓傳感器模塊、超聲波風速風向傳感器模塊和PM2.5傳感器模塊中的一種或幾種組合；所述八旋翼微處理器模塊的相應端口分別和溫濕度傳感器模塊、氣壓傳感器模塊、超聲波風速風向傳感器模塊和PM2.5傳感器模塊相連接。

進一步的，本發明還包括設置在機架上的無線傳輸模塊，所述八旋翼微處理器模塊通過無線傳輸模塊和地面上的遙控器和/或圖像接收屏幕相通信。

進一步的，所述中控單元還包括報警模塊、高度傳感器和姿態控制模塊中的一種或幾種組合，所述八旋翼微處理器模塊的相應端口分別和報警模塊、高度傳感器和姿態控制模塊相連接。

進一步的，所述飛行器還包括安裝在機架上的設備保護罩和/或置物架。

進一步的，所述飛行器的中控單元、氣象環境測量模塊安裝在所述設備保護罩和/或置物架內。

進一步的，當所述設備保護罩或置物架為全密封結構時，其上設置有窗口。

進一步的，所述機架的四角分別設有凸翼，4臺所述電機分別安裝在凸翼上。

進一步的，所述機架上均布有用于連接繩索的繩索裝配孔。

進一步的，所述圖傳模塊包括圖傳攝像機或圖傳相機。

本發明的有益效果如下：

1、本發明將飛行器的旋翼數增加到8個，分為上、下兩層，兩層各為4個旋翼，用于為飛行器提供上升和下降的動力。本發明結合使用飛行器與氦氣球飛行器，首先對氦氣球進行充氣，直至氦氣球的浮力與飛行器模塊和氣象環境測量模塊的重力之和相等；然后將氦氣球飛行器和飛行器的機架進行連接，將氣象環境測量模塊安裝在飛行器模塊之上；之后通過控制飛行器可以帶動整套系統實現上升、懸停和下降三種狀態，在本測量裝置處于相對懸停狀態時完成對氣象數據的測量。

2、本發明借助八個旋翼的飛行器的空中移動能力較強的特點，實現系統在空中指定高度范圍內進行測量。

3、本發明借助氦氣球飛行器浮力較大的特點可以提高系統的承重能力，能夠搭載更多氣象測量設備。

4、本發明采用八個旋翼在同時工作的狀態下，可以為系統提供充足的動力，同時雙層設計相比于單層八旋翼設計可以減小旋翼尺寸。