[實用新型]多氣象要素觀測無人機

有效

• 申請號: 201720877621.7
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN207096479U
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 伍光勝;胡鵬;孫偉忠;張志堅;傅銘治
• 申請（專利權）人: 廣州市氣象信息網絡中心(廣州市突發事件預警信息發布中心)
• 主分類號: G01W1/02
• 分類號: G01W1/02;G01R31/36;B64D47/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 林瑞云

技術領域

本實用新型涉及無人機應用技術，尤其涉及一種多氣象要素觀測無人機。

背景技術

在國內，大規模的城市氣象觀測和試驗主要集中在2000年后，2001-2003年北京開展的大氣邊界層動力、熱力、化學綜合觀測試驗，獲取了北京城市大氣動力和大氣化學三維結構特征(徐祥德，2005);南京市城市邊界層觀測與我國東部大規模城市化的氣候效應及對策研究在長三角城市群區，針對地表物理特性、陸面過程、大氣污染等開展了多過程的協同強化觀測試驗（劉紅年等，2008）。目前國內外城市氣象觀測和實驗主要是圍繞城市邊界層進行研究，而城市冠層觀測試驗采用的是傳統氣象觀測手段，如激光雷達、風廓線雷達、微波輻射計、渦動相關儀等，設備費用昂貴，且城市觀測選址租金高，難以實現大規模、高空間分辨率、精細化的城市氣象觀測。

在國內，馬舒慶成功利用微型無人駕駛飛機進行氣象探空試驗（馬舒慶等，1998）。2005年，軍用TF-1無人機氣象探測系統先后完成了原理驗證飛行試驗、校對飛行試驗、100~1500Km飛行試驗，海上氣象探測飛行試驗（沈懷榮，2008）。國際上，美國國家航空航天局與哥斯達黎加合作，開展熱帶云系生成過程研究，美國海洋大氣局大西洋氣象實驗室用氣象無人機對奧費利婭颶風進行了長時間的觀測飛行。雖然無人機氣象探測技術逐步成熟，但目前僅用于沙漠、山區、海洋等區域進行氣象探測。對于城市冠層等用傳統手段難以規模化的獲取氣象數據，在測量氣象參數時，使用旋翼無人機氣象探測更節約、更經濟，具有使用機動靈活特點，更加適用于城市垂直范圍空間氣象觀測。

實用新型內容

有鑒于此，有必要針對目前城市熱環境逐步惡化問題，提供一種多氣象要素觀測無人機。該無人機包括實現數據采集和解析的氣象數據采集系統、飛行器、地面站和數據儲存展示系統，所述的氣象數據采集系統與飛行器通信連接，飛行器與地面站通信連接，數據儲存展示系統置于地面站內，存儲和展示各類數據及結果。

作為優選，所述的氣象數據采集系統包括機載微型氣象自動站、空氣顆粒物濃度設備和數據采集板。

作為優選， 所述的數據采集板包括數據處理芯片、數據回傳接口、數據讀取接口、電源模塊和電壓檢測模塊，所述的數據處理芯片通過所述的數據讀取接口讀取氣象自動站和空氣顆粒物濃度傳感器的數據，數據解析后，通過所述的數據回傳接口回傳數據，同時電壓檢測模塊實現電壓檢測，實時顯示飛行器電壓。

作為優選， 所述的數據處理芯片包括STM32F103RCT6單片機。

作為優選， 所述的數據讀取接口使用RS-485和RS-232接口進行通訊。

作為優選， 所述的電源模塊包括TPS54560、TPS54260、AMS1117-3.3芯片，提供不同的工作電壓。

作為優選，所述的飛行器包括無人機系統。

作為優選， 所述的無人機系統包括飛行器本體、機架、飛行控制器、電池。

作為優選， 所述的地面站包括遙控器、PC客戶端或者手機客戶端。

作為優選， 所述的數據儲存展示系統包括安卓版和PC版。

本實用新型的有益效果：

率先在國內研制出微小型無人機氣象觀測平臺，采用微小型無人機飛控技術、超聲波測風技術、溫濕度傳感技術相結合開發可應用于城市冠層氣象觀測和地表熱環境精細化研究的新型氣象觀測平臺。

多氣象要素觀測無人機可推廣至全國其他進行城市冠層氣象觀測，對于完善中小尺度、特別是小尺度天氣系統的監測，為大城市精細化氣象預報服務提供更好的支撐。在開展大氣污染物與低空氣象要素垂直結構及其時空演變的研究，城市熱島效應、城市內澇分析等方面提供第一手資料，具有廣泛的應用推廣前景。

附圖說明

圖1一種多氣象要素觀測無人機系統框架圖；

圖2數據采集板連接示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的多氣象要素觀測無人機系統做進一步的說明。

多氣象要素觀測無人機系統的系統包括氣象數據采集系統、飛行器、地面站和數據儲存展示系統。

1、氣象數據采集系統

包括機載微型氣象自動站、空氣顆粒物濃度設備和數據采集板。通過數據采集板與機載微型氣象自動站、空氣顆粒物濃度設備的傳感器的連接完成數據采集和解析任務，并發送到飛行器。

2、飛行器

主要包括無人機系統，具備包括飛行器本體，包括機架、飛行控制器、電池等。

3、地面站