CN107416172A - 一种基于智能浮空器平台的全视角监控系统和方法 - Google Patents
一种基于智能浮空器平台的全视角监控系统和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107416172A CN107416172A CN201710629035.5A CN201710629035A CN107416172A CN 107416172 A CN107416172 A CN 107416172A CN 201710629035 A CN201710629035 A CN 201710629035A CN 107416172 A CN107416172 A CN 107416172A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aerostatics
- communicator
- earth station
- data processing
- control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 54
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 11
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 11
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 claims description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 claims description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004393 prognosis Methods 0.000 claims description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 3
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 10
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008447 perception Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001347978 Major minor Species 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001310793 Podium Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005183 dynamical system Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64B—LIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
- B64B1/00—Lighter-than-air aircraft
- B64B1/40—Balloons
- B64B1/50—Captive balloons
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
- G05D1/0808—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
- G05D1/0816—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft to ensure stability
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N7/00—Television systems
- H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Road Signs Or Road Markings (AREA)
- Selective Calling Equipment (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于智能浮空器平台的全视角监控系统和方法，包括浮空器、测量数据采集装置、浮空器姿态调整装置、全方位监控设备、浮空器通信装置、浮空器能源装置，还包括具有浮空器升降装置、控制台、地面站通信装置和地面站能源装置的地面站，控制台包括数据处理控制模块和显示模块。本发明完善了浮空器系留控制技术，解决了浮空器不能有效感知周围气象环境变化，而导致浮空器不能有效规避恶劣气象条件，易导致坠毁的难题。通过预测影响浮空器正常作业的恶劣气象条件的出现，在对浮空器空中平台姿态精确掌握的基础上智能控制浮空器姿态和高度的调节，填补了浮空器对抵抗恶劣气象条件的不足。
Description
技术领域
本发明涉及浮空器技术领域，具体涉及系留气球平台高度和姿态调节的方法和相关装置。
背景技术
浮空器分为系留气球和飞艇。系留气球没有动力系统，依靠系留缆绳与地面设备或站点相连接。为使气球有良好的稳定性，有时做成流线型，横放在空中。球内充氢或氦气。气球可携带自记仪器、无线电遥测仪器或通过缆绳传送信息的仪器，也可吊挂仪器在几个预定高度进行梯度观测。用聚酯薄膜制作的大型球，可带几十公斤的仪器。观测项目除气温、湿度、气压、风力等气象要素外，还用来观测臭氧以及大气污染监测，能在一段时间内连续测量它们的变化。但目前系留气球在强风及暴雨条件下操作困难，存在坠毁的风险，不宜用作长时间的连续观测。需要及时调整系留气球的高度和姿态，提高系留气球的安全性可靠性。
随着浮空器的发展，浮空器不断趋于自动化和智能化。同时浮空器的安全性可靠性，越来越受到人们的关注。虽然现今部分浮空器缆绳控制器能够实现自动调节缆绳功能，但没有很好与浮空器所处气象环境、监测设备所处于的监测位置相结合，且普遍利用传统的人工方式感知到气象环境恶劣再调节缆绳使浮空器姿态改变避免坠毁，没有进一步实现自动化和智能化。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种基于智能浮空器平台的全视角监控系统和方法，采用无线通信技术接收气象预报，结合实时气象数据采集技术、自动调节缆绳技术、姿态调节技术、全视角监控技术，实现对目标区域的全方位监控，同时解决浮空器不能有效感知周围气象环境变化，而导致浮空器不能有效规避恶劣气象条件，易导致坠毁的难题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于智能浮空器平台的全视角监控系统，包括浮空器和连接于浮空器的浮空器姿态调整装置；所述浮空器上设置有测控系统，所述测控系统包括测量数据采集装置和全方位监控设备；所述测量数据采集装置、全方位监控设备和浮空器姿态调整装置均通讯连接于浮空器通信装置，浮空器能源装置为测控系统、浮空器姿态调整装置和浮空器通信装置供电；另外还包括有地面站，所述地面站包括有浮空器升降装置、控制台、地面站通信装置和地面站能源装置，所述控制台包括数据处理控制模块和显示模块，所述地面站通信装置、浮空器升降装置和显示模块均电性连接于所述数据处理控制模块，所述地面站能源装置为所述浮空器升降装置、控制台和地面站通信装置提供工作能源，所述地面站通信装置与所述浮空器通信装置通讯连接，并通讯连接于所述气象台系统以获取气象数据。
进一步地，所述浮空器升降装置包括系留塔、电动绞盘和系留缆绳，所述系留缆绳的一端连接于所述浮空器，另一端绕接于所述电动绞盘，通过电动绞盘对所述系留缆绳实现收放以控制浮空器的升降；所述系留塔用于浮空器在地面上的锚泊；所述电动绞盘连接于所述数据处理控制模块并由所述数据处理控制模块控制运行。
更进一步地，所述系留缆绳采用光电复合系留缆绳，所述地面站能源装置通过所述系留缆绳电性连接于所述浮空器能源装置并向其传输电能，所述浮空器能源装置将从地面站能源装置中获取的电能分配给测量数据采集装置、浮空器姿态调整装置、浮空器通信装置和全方位监控设备。
进一步地，所述系留缆绳采用光电复合系留缆绳，所述地面站通信装置通过所述系留缆绳通讯连接所述浮空器通信装置。
进一步地，所述地面站通信装置包括有线通信接口和无线通讯模块，所述有线通信接口用于通过有线通讯的方式与所述浮空器通信装置通讯连接，所述无线通讯模块则用于无线通讯连接于气象台系统。
利用上述基于智能浮空器平台的全视角监控系统进行全视角监控的方法，包括如下步骤：
S1数据处理控制模块预先通过地面站通信装置获得气象台系统的关于浮空器需要进行升空作业的所在地区即本地区的未来气象预报数据，分析得出适合浮空器升空作业的预测时间，并自动设定控制浮空器升空作业时间；
S2当到达预先设定的控制浮空器升空作业时间时，所述数据处理控制模块再通过地面站通信装置获取气象台系统关于本地区的实时气象数据，在分析得出当前时间的气象数据确实适合浮空器升空作业时，从系留塔放飞浮空器并控制浮空器升降装置驱动浮空器升空至设定的工作高度；如果分析得出当前时间的气象数据不适合浮空器升空作业，则不进行浮空器的升空作业；
S3当浮空器到达预设的可以开始进行姿态调整的高度时，所述数据处理控制模块通过地面站通信装置向浮空器通信装置发送控制信号，控制浮空器姿态调整装置运行，浮空器进行姿态调整，调整浮空器的方位角使所述浮空器的迎风面正对风吹来的方向；方位角调整后，进行浮空器俯仰角调节，使浮空器不倾斜，维持浮空器水平状态；
S4当浮空器到达目标的作业高度时，所述数据处理控制模块通过地面站通信装置向浮空器通信装置发送指令控制开启全方位监控设备，进入全视角监控状态，同时控制所述姿态调整装置保持工作以维持浮空器的姿态稳定，保障浮空器稳定监控作业；
S5所述数据处理控制模块持续保持通过地面站通信装置从气象台系统获取实时气象数据并结合测量数据采集装置测得的环境数据进行综合分析，当当前气象数据达到表明气象环境正在趋于恶劣的预设值时，所述数据处理控制模块通过地面站通信装置向所述浮空器姿态调整装置发送控制指令，并向浮空器升降装置发送控制指令，使得浮空器的姿态调整至预设的降落姿态，并在浮空器升降装置的驱动下开始降落，直至浮空器完全降落。
进一步地，在浮空器升空后，数据处理控制模块会通过地面站通信装置从气象台系统获取浮空器升空一定时间间隔后的临近气象预测数据，如果分析得出该时间段将会出现恶劣天气，则自动设定浮空器降落时间，在到达该设定的降落时间后，控制浮空器在该恶劣天气来临前降落。
进一步地，所述数据处理控制模块具体控制所述浮空器升降装置的电绞盘运行，使之释放系留电缆，从而将浮空器释放升空。
进一步地，所述系留电缆为光电复合系留电缆，所述地面站通信装置包括有线通信接口和无线通讯模块，所述有线通讯接口通过所述系留电缆通讯连接于所述浮空器通信装置；所述地面站能源装置通过所述系留电缆电性连接于所述浮空器能源装置并为其提供电源。
本发明的有益效果在于：完善了浮空器系留控制技术，解决了浮空器不能有效感知周围气象环境变化，而导致浮空器不能有效规避恶劣气象条件，易导致坠毁的难题。通过预测影响浮空器正常作业的恶劣气象条件的出现，在对浮空器空中平台姿态精确掌握的基础上智能控制浮空器姿态和高度的调节，填补了浮空器对抵抗恶劣气象条件的不足。
附图说明
图1为本发明的系统原理示意图；
图2为本发明的实施总体流程图；
图3为本发明中浮空器的升空控制流程示意图；
图4为本发明中浮空器姿态调整的流程示意图；
图5为本发明中浮空器的姿态调整装置示意图；
图6为本发明中浮空器的降落控制流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，以下实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
如图1所示，一种基于智能浮空器平台的全视角监控系统，包括浮空器和连接于浮空器的浮空器姿态调整装置；所述浮空器上设置有测控系统，所述测控系统包括测量数据采集装置和全方位监控设备；所述测量数据采集装置、全方位监控设备和浮空器姿态调整装置均通讯连接于浮空器通信装置，浮空器能源装置为测控系统、浮空器姿态调整装置和浮空器通信装置供电；另外还包括有地面站，所述地面站包括有浮空器升降装置、控制台、地面站通信装置和地面站能源装置，所述控制台包括数据处理控制模块和显示模块，所述地面站通信装置、浮空器升降装置和显示模块均电性连接于所述数据处理控制模块，所述地面站能源装置为所述浮空器升降装置、控制台和地面站通信装置提供工作能源，所述地面站通信装置与所述浮空器通信装置通讯连接，并通讯连接于所述气象台系统以获取气象数据。
所述地面站能源装置由发电机、配电设备等组成，为整个智能浮空器系统提供电能。进一步地，浮空器能源装置则具有电源管理设备组成，电源管理设备为浮空器上的各个用电设备分配电源。另外还可以在浮空器能源装置上设置太阳能电池板和储能装置，太阳能电池板的电能存储在储能装置中，在地面站能源装置无法提供电源时，利用储能装置为浮空器提供电源以维持一定时间的运行。
所述浮空器姿态调整装置包括方位角调整和俯仰角调整，方位角调整通过浮空器气囊两侧的方向控制螺旋桨来实现，俯仰角调整通过浮空器前后的副气囊实现。
所述浮空器全方位监控设备使用市场上常用的全视角监控相机实现，如RHT-Q2-CCP、HT-N10Q360、AFSXJ-NC-A-OV-360、360KDB。浮空器全方位监控设备还可以包括无线电监控，利用无线电监测仪采集无线电监控数据。
浮空器包括有气囊、尾翼和整流罩，气囊中充入产生浮力的气体如氦气等，囊体采用流线型，有效消除阻力，增大浮空器抗风能力。尾翼由充气膜结构组成，其在维持浮空器稳定性上有重大作用。整流罩用于保护气囊内的设备不受到沙尘、雨雪等的环境影响，同时有助于提高浮空器的整体气动性能。
测量数据采集装置通过多种传感器采集环境中的气压、温湿度、风速风向等数据，具体利用温湿度传感器采集环境中的温度和湿度，气压计采集大气压力数据，风速风向传感器采集环境中风速风向数据等，采集得到的数据传输回控制台中进行存储。
进一步地，所述浮空器升降装置包括系留塔、电动绞盘和系留缆绳，所述系留缆绳的一端连接于所述浮空器，另一端绕接于所述电动绞盘，通过电动绞盘对所述系留缆绳实现收放以控制浮空器的升降；所述系留塔用于浮空器在地面上的锚泊；所述电动绞盘连接于所述数据处理控制模块并由所述数据处理控制模块控制运行。系留缆绳和浮空器的机械连接通过吊挂绳实现，在浮空器中设置吊挂绳将系留缆绳固定。
更进一步地，所述系留缆绳采用光电复合系留缆绳，所述地面站能源装置通过所述系留缆绳电性连接于所述浮空器能源装置并向其传输电能，所述浮空器能源装置将从地面站能源装置中获取的电能分配给测量数据采集装置、浮空器姿态调整装置、浮空器通信装置和全方位监控设备。
进一步地，所述系留缆绳采用光电复合系留缆绳，所述地面站通信装置通过所述系留缆绳通讯连接所述浮空器通信装置。
光电复合系留缆绳具有强度高、防雷击、质量轻、输电性能优良、利用光纤通信传输效率高等突出优点，采用光电复合系留缆绳既可以作为浮空器的牵引缆绳，还可以同时作为电能传输、信号传输的线缆。
进一步地，所述地面站通信装置包括有线通信接口和无线通讯模块，所述有线通信接口用于通过有线通讯的方式与所述浮空器通信装置通讯连接，所述无线通讯模块则用于无线通讯连接于气象台系统。所述浮空器通信装置可以也设置有线通信接口和无线通讯模块，有线通信接口用于与地面站通信装置的有线通信接口通讯连接，当有线通讯故障时，采用其无线通讯模块和地面站通信装置的无线通讯模块实现紧急通讯。
如图2-4所示，利用上述基于智能浮空器平台的全视角监控系统进行全视角监控的方法，包括如下步骤：
S1数据处理控制模块预先通过地面站通信装置获得气象台系统的关于浮空器需要进行升空作业的所在地区即本地区的未来气象预报数据，分析得出适合浮空器升空作业的预测时间，并自动设定控制浮空器升空作业时间；
S2当到达预先设定的控制浮空器升空作业时间时，所述数据处理控制模块再通过地面站通信装置获取气象台系统关于本地区的实时气象数据，在分析得出当前时间的气象数据确实适合浮空器升空作业时，从系留塔放飞浮空器并控制浮空器升降装置驱动浮空器升空至设定的工作高度；如果分析得出当前时间的气象数据不适合浮空器升空作业，则不进行浮空器的升空作业；
S3当浮空器到达预设的可以开始进行姿态调整的高度时，所述数据处理控制模块通过地面站通信装置向浮空器通信装置发送控制信号，控制浮空器姿态调整装置运行，浮空器进行姿态调整，调整浮空器的方位角使所述浮空器的迎风面正对风吹来的方向；方位角调整后，进行浮空器俯仰角调节，使浮空器不倾斜，维持浮空器水平状态。
姿态调整的具体过程为，如图5所示：数据处理控制模块通过地面站通信装置发送控制信号，控制开启浮空器两侧的方向控制螺旋桨，通过控制方向控制螺旋桨的转速，在两侧产生推力差，从而调整浮空器的方位角使所述浮空器的迎风面正对风吹来的方向；方位角调整后，进入浮空器俯仰角调节，数据处理控制模块通过地面站通信装置发送控制信号控制浮空器前后的副气囊进行充气或放气，使主副气囊间产生浮力差，从而调整浮空器俯仰角，使浮空器不倾斜，维持浮空器水平状态。
可以在浮空器上设置组合导航装置以测量浮空器的姿态，并将姿态数据通过有线或无线的通讯方式传输回控制台的数据处理控制模块，所述数据处理控制模块根据该姿态数据控制浮空器姿态调整装置的运行。组合导航装置可以包括电子罗盘、陀螺仪和GPS接收机三部分组成，由于单一设备对浮空器空中平台的姿态精确测量困难，采用组合式的导航装置，通过对采集的电子罗盘、陀螺仪和GPS接收机数据进行信息融合提高姿态数据的测量精确度。
S4当浮空器到达目标的作业高度时，所述数据处理控制模块通过地面站通信装置向浮空器通信装置发送指令控制开启全方位监控设备，进入全视角监控状态，同时控制所述姿态调整装置保持工作以维持浮空器的姿态稳定，保障浮空器稳定监控作业；
S5如图6所示，所述数据处理控制模块持续保持通过地面站通信装置从气象台系统获取实时气象数据并结合测量数据采集装置测得的环境数据进行综合分析，当当前气象数据达到表明气象环境正在趋于恶劣的预设值时，所述数据处理控制模块通过地面站通信装置向所述浮空器姿态调整装置发送控制指令，并向浮空器升降装置发送控制指令，使得浮空器的姿态调整至预设的降落姿态，并在浮空器升降装置的驱动下开始降落，直至浮空器完全降落。
进一步地，在浮空器升空后，数据处理控制模块会通过地面站通信装置从气象台系统获取浮空器升空一定时间间隔后的临近气象预测数据，如果分析得出该时间段将会出现恶劣天气，则自动设定浮空器降落时间，在到达该设定的降落时间后，控制浮空器在该恶劣天气来临前降落。
进一步地，所述数据处理控制模块具体控制所述浮空器升降装置的电绞盘运行，使之释放系留电缆，从而将浮空器释放升空。
进一步地，所述系留电缆为光电复合系留电缆，所述地面站通信装置包括有线通信接口和无线通讯模块，所述有线通讯接口通过所述系留电缆通讯连接于所述浮空器通信装置；所述地面站能源装置通过所述系留电缆电性连接于所述浮空器能源装置并为其提供电源。
实施例
(1)首先利用无线通信模块获取气象台发布的天气预报数据，从中分析出未来几小时内天气良好，适合浮空器安全升空的时间范围。从适合浮空器升空的时间范围内再挑选出一个启动时间，再设置浮空器工作高度。达到启动时间后，因为天气预报并不能百分百准确，再分析浮空器采集的实时气象数据，重点分析风速情况。如果此时天气良好，实时风速小于警告风速，那么启动浮空器，当浮空器到达指定工作高度，浮空器设备开始工作。如果此时天气情况恶劣，实时风速大于警告风速，说明风速大，浮空器不能升空开展工作，系统返回到开始的利用无线通信技术获取气象台发布的临近天气预报数据过程中，重新确定启动时间。
(2)判断浮空器的高度是否大于预设启动调整姿态的高度，当浮空器当前高度大于启动调节高度，启动浮空器姿态调节。浮空器姿态调节启动后，进入对浮空器方位角的调节，判断浮空器的方位角是否与风向角相等，如果浮空器的方位角与风向角不相等，开启浮空器方向角调节，使浮空器方位角保持与风向角相等。随后进入对浮空器俯仰角的调节，判断浮空器的俯仰角是否与预设的俯仰角相等，如果浮空器的俯仰角与预设的俯仰角不相等，开启对浮空器的俯仰角调节，使浮空器俯仰角与预设的俯仰角相等。
(3)到达预定的作业高度后，在不断调节浮空器姿态的同时，打开监控设备，进入工作状态，测量数据采集装置工作，采集实时气象数据，由通信模块将监控数据和气象数据传入地面站，由地面站判断当前气象条件是否对浮空器安全产生影响。由于风对浮空器能否安全运行有重大影响，所以重点比较实时风速是否大于了警告风速，如果实时风速大于警告风速，说明气象环境正在恶化，关闭浮空器相关设备，控制浮空器安全降落。如果实时风速小于警告风速，利用无线通信技术获取气象台发布的临近天气预报数据，从中分析出未来几小时内天气恶劣，需要浮空器安全降落的时间范围。从需要浮空器安全降落的时间范围内选择最早的降落时间。达到降落时间后，关闭浮空器相关设备，控制浮空器安全降落。
随着社会的发展，人们对安全问题越来越关注，浮空器利用其空中监视的优势，越来越受到重视。本发明的一种基于智能浮空器平台的全视角监控系统和方法，完善了浮空器系留控制技术，通过智能浮空器控制解决了浮空器在野外环境易受恶劣气象的影响的难题。通过接收气象预报，预测到影响浮空器正常作业的恶劣气象条件的出现，再对浮空器空中平台姿态精确掌握上利用升降装置控制浮空器姿态和高度的调节，填补了浮空器对抵抗恶劣气象条件的不足，从而达到对目标区域的全方位监控。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于智能浮空器平台的全视角监控系统，包括浮空器和连接于浮空器的浮空器姿态调整装置；其特征在于，所述浮空器上设置有测控系统，所述测控系统包括测量数据采集装置和全方位监控设备；所述测量数据采集装置、全方位监控设备和浮空器姿态调整装置均通讯连接于浮空器通信装置，浮空器能源装置为测控系统、浮空器姿态调整装置和浮空器通信装置供电；另外还包括有地面站，所述地面站包括有浮空器升降装置、控制台、地面站通信装置和地面站能源装置，所述控制台包括数据处理控制模块和显示模块，所述地面站通信装置、浮空器升降装置和显示模块均电性连接于所述数据处理控制模块，所述地面站能源装置为所述浮空器升降装置、控制台和地面站通信装置提供工作能源，所述地面站通信装置与所述浮空器通信装置通讯连接，并通讯连接于所述气象台系统以获取气象数据。
2.根据权利要求1所述的基于智能浮空器平台的全视角监控系统，其特征在于，所述浮空器升降装置包括系留塔、电动绞盘和系留缆绳，所述系留缆绳的一端连接于所述浮空器，另一端绕接于所述电动绞盘，通过电动绞盘对所述系留缆绳实现收放以控制浮空器的升降；所述系留塔用于浮空器在地面上的锚泊；所述电动绞盘连接于所述数据处理控制模块并由所述数据处理控制模块控制运行。
3.根据权利要求2所述的基于智能浮空器平台的全视角监控系统，其特征在于，所述系留缆绳采用光电复合系留缆绳，所述地面站能源装置通过所述系留缆绳电性连接于所述浮空器能源装置并向其传输电能，所述浮空器能源装置将从地面站能源装置中获取的电能分配给测量数据采集装置、浮空器姿态调整装置、浮空器通信装置和全方位监控设备。
4.根据权利要求1所述的基于智能浮空器平台的全视角监控系统，其特征在于，所述系留缆绳采用光电复合系留缆绳，所述地面站通信装置通过所述系留缆绳通讯连接所述浮空器通信装置。
5.根据权利要求1所述的基于智能浮空器平台的全视角监控系统，其特征在于，所述地面站通信装置包括有线通信接口和无线通讯模块，所述有线通信接口用于通过有线通讯的方式与所述浮空器通信装置通讯连接，所述无线通讯模块则用于无线通讯连接于气象台系统。
6.利用上述任一权利要求所述的基于智能浮空器平台的全视角监控系统进行全视角监控的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1数据处理控制模块预先通过地面站通信装置获得气象台系统的关于浮空器需要进行升空作业的所在地区即本地区的未来气象预报数据，分析得出适合浮空器升空作业的预测时间，并自动设定控制浮空器升空作业时间；
S2当到达预先设定的控制浮空器升空作业时间时，所述数据处理控制模块再通过地面站通信装置获取气象台系统关于本地区的实时气象数据，在分析得出当前时间的气象数据确实适合浮空器升空作业时，从系留塔放飞浮空器并控制浮空器升降装置驱动浮空器升空至设定的工作高度；如果分析得出当前时间的气象数据不适合浮空器升空作业，则不进行浮空器的升空作业；
S3当浮空器到达预设的可以开始进行姿态调整的高度时，所述数据处理控制模块通过地面站通信装置向浮空器通信装置发送控制信号，控制浮空器姿态调整装置运行，浮空器进行姿态调整，调整浮空器的方位角使所述浮空器的迎风面正对风吹来的方向；方位角调整后，进行浮空器俯仰角调节，使浮空器不倾斜，维持浮空器水平状态；
S4当浮空器到达目标的作业高度时，所述数据处理控制模块通过地面站通信装置向浮空器通信装置发送指令控制开启全方位监控设备，进入全视角监控状态，同时控制所述姿态调整装置保持工作以维持浮空器的姿态稳定，保障浮空器稳定监控作业；
S5所述数据处理控制模块持续保持通过地面站通信装置从气象台系统获取实时气象数据并结合测量数据采集装置测得的环境数据进行综合分析，当当前气象数据达到表明气象环境正在趋于恶劣的预设值时，所述数据处理控制模块通过地面站通信装置向所述浮空器姿态调整装置发送控制指令，并向浮空器升降装置发送控制指令，使得浮空器的姿态调整至预设的降落姿态，并在浮空器升降装置的驱动下开始降落，直至浮空器完全降落。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在浮空器升空后，数据处理控制模块会通过地面站通信装置从气象台系统获取浮空器升空一定时间间隔后的临近气象预测数据，如果分析得出该时间段将会出现恶劣天气，则自动设定浮空器降落时间，在到达该设定的降落时间后，控制浮空器在该恶劣天气来临前降落。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述数据处理控制模块具体控制所述浮空器升降装置的电绞盘运行，使之释放系留电缆，从而将浮空器释放升空。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述系留电缆为光电复合系留电缆，所述地面站通信装置包括有线通信接口和无线通讯模块，所述有线通讯接口通过所述系留电缆通讯连接于所述浮空器通信装置；所述地面站能源装置通过所述系留电缆电性连接于所述浮空器能源装置并为其提供电源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710629035.5A CN107416172B (zh) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | 一种基于智能浮空器平台的全视角监控系统和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710629035.5A CN107416172B (zh) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | 一种基于智能浮空器平台的全视角监控系统和方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107416172A true CN107416172A (zh) | 2017-12-01 |
| CN107416172B CN107416172B (zh) | 2020-08-18 |
Family
ID=60431397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710629035.5A Active CN107416172B (zh) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | 一种基于智能浮空器平台的全视角监控系统和方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107416172B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108268590A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-07-10 | 中国特种飞行器研究所 | 一种系留气球辅助决策系统 |
| CN111654319A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-09-11 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 系留气球系统数字孪生监控方法 |
| CN111650852A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-09-11 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 系留气球数字孪生监控系统 |
| CN114325876A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-12 | 四创电子股份有限公司 | 一种多功能浮空器气象保障设备 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202481315U (zh) * | 2011-11-15 | 2012-10-10 | 中科宇图天下科技有限公司 | 多功能环境应急监测无人机系统 |
| US20140077030A1 (en) * | 2012-01-06 | 2014-03-20 | Tcom, Lp | Self Transportable Aerostat System |
| WO2015170078A2 (en) * | 2014-05-05 | 2015-11-12 | Spillconsult Limited | Tethered aerial platform and aerial observation system |
| CN106628099A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-05-10 | 中国特种飞行器研究所 | 一种系留和自主飞行两用太阳能浮空器 |
-
2017
- 2017-07-28 CN CN201710629035.5A patent/CN107416172B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202481315U (zh) * | 2011-11-15 | 2012-10-10 | 中科宇图天下科技有限公司 | 多功能环境应急监测无人机系统 |
| US20140077030A1 (en) * | 2012-01-06 | 2014-03-20 | Tcom, Lp | Self Transportable Aerostat System |
| WO2015170078A2 (en) * | 2014-05-05 | 2015-11-12 | Spillconsult Limited | Tethered aerial platform and aerial observation system |
| CN106628099A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-05-10 | 中国特种飞行器研究所 | 一种系留和自主飞行两用太阳能浮空器 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 《空军装备系列丛书》编审委员会: "《侦查情报装备》", 31 January 2009, 航空工业出版社 * |
| 胡文琳等: "系留气球载雷达系统气象保障及安全防护浅议", 《2011年中国浮空器大会论文集》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108268590A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-07-10 | 中国特种飞行器研究所 | 一种系留气球辅助决策系统 |
| CN111654319A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-09-11 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 系留气球系统数字孪生监控方法 |
| CN111650852A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-09-11 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 系留气球数字孪生监控系统 |
| CN111650852B (zh) * | 2020-04-23 | 2021-10-26 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 系留气球数字孪生监控系统 |
| CN111654319B (zh) * | 2020-04-23 | 2022-03-15 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 系留气球系统数字孪生监控方法 |
| US11403442B2 (en) | 2020-04-23 | 2022-08-02 | 38Th Research Institute, China Electronics Technology Group Corporation | Digital twin monitoring system of tethered balloon |
| CN114325876A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-12 | 四创电子股份有限公司 | 一种多功能浮空器气象保障设备 |
| CN114325876B (zh) * | 2021-12-22 | 2024-04-26 | 四创电子股份有限公司 | 一种多功能浮空器气象保障设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107416172B (zh) | 2020-08-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105416557B (zh) | 一种高空气球搭载与放飞太阳能飞行器的系统和方法 | |
| CN107416172A (zh) | 一种基于智能浮空器平台的全视角监控系统和方法 | |
| CN111619806A (zh) | 一种无人机故障检测方法、无人机及无人机系统 | |
| US4152933A (en) | Wind monitoring assembly and method | |
| CN107402583B (zh) | 一种有动力氦气球的轻重量遥感传感器搭载装置 | |
| CN202050188U (zh) | 一种无人机 | |
| CN106516068A (zh) | 智能气球 | |
| CN104890851A (zh) | 一种临近空间气球系统安全发放方法 | |
| CN103231794B (zh) | 一种多气囊空中作业平台 | |
| CN106443831A (zh) | 一种基于无人机的全天候气象探测系统 | |
| KR102129905B1 (ko) | 항로표지용 드론 착륙 균형유지 장치 및 방법 | |
| CN105035299A (zh) | 一种巡航与悬浮飞行器及其飞行控制方法 | |
| CN108032985A (zh) | 基于海上指定目标区域全方位监测的系留飞艇系统 | |
| CN106019407A (zh) | 一种基于双余度遥控无人机的无线电探空系统 | |
| CN207580143U (zh) | 系留气球失控保护系统 | |
| CN114109726B (zh) | 利用太阳能与风能发电的飞行装置、发电系统及发电方法 | |
| CN103558653A (zh) | 基于多旋翼平台的气象检测飞机 | |
| US5470032A (en) | Airborne monitoring system and method | |
| CN112925044A (zh) | 基于多浮空器的临近空间协同观测系统及协同观测方法 | |
| CN115793705A (zh) | 一种基于无人机的地线搭接线健康检测与缺陷诊断系统 | |
| CN103414851B (zh) | 长航时定区域浮空监控系统 | |
| CN109933090A (zh) | 一种巡视高压线路的多旋翼飞行器及其避障方法 | |
| CN113161711A (zh) | 一种机载天线控制系统及方法 | |
| CN111846231B (zh) | 一种机载水文探头无人投放装置及投放方法 | |
| CN206968971U (zh) | 一种四轴飞行器气象站 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201118 Address after: 341000 Ganzhou economic and Technological Development Zone, Ganzhou City, Jiangxi Province Patentee after: GANZHOU DEYE ELECTRONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 86 No. 341000 Jiangxi city of Ganzhou province Zhanggong District Hongqi Avenue Patentee before: Jiangxi University of Science and Technology |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240514 Address after: 208, Building B, Jinan International Innovation Design Industrial Park, No. 2 Wanshou Road, Shilihe Street, Shizhong District, Jinan City, Shandong Province, 250000 Patentee after: Jinan Dajian Artificial Intelligence Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 341000 West side of Industrial Third Road, south of Yingbin Avenue, Ganzhou Economic and Technological Development Zone, Ganzhou City, Jiangxi Province (Building 1 of Ganzhou Chuangpu Global Electronics Co., Ltd.) Patentee before: GANZHOU DEYE ELECTRONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Country or region before: China |