CN109188565A - 一种带摄像头的数字探空仪及其探空系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带摄像头的数字探空仪及其探空系统，摄像头模块与处理器连接用于采集影像并进行影像处理，温湿度传感器与处理器连接用于采集环境温度和湿度信息，气压传感器与处理器连接用于采集环境气压信息，电荷测量模块与处理器连接用于测量空间中微粒子所带电荷量以得到雷暴云中垂直方向的电场强度，电场测量模块与处理器连接用于测量云层中垂直方向的电场强度，数据传输模块与处理器连接用于数据传输通信，电源模块与处理器连接用于各模块供电，GPRS卫星定位导航传感器与处理器连接用于低空大气的风速、风向测量。本发明采用模块设计，体积小、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种数字探空仪及其探空系统，特别是一种带摄像头的数字探空仪及其探空系统。
背景技术
随着科学技术的迅猛发展，人们越来越重视大气的变化规律，经过长期不断地努力和研究，人们从大气科学萌芽时期主要根据眼睛来观察天气现象的变化，依靠人体感官来感知冷暖干湿的区别，一直到人们相继发明了温度计、气压计、湿度计等用科学的方法进行精确测量，使大气探测从以前的定性估计发展到现在的定量记录。
随着传感器技术和电子技术迅猛发展，世界各国新型的探空系统较多的采用了更加稳定可靠的数字化传感器，使用新的测量技术进行信号采集，通过图形化界面进行直观地显示和操作，主机普遍采用了模块化的计算机板，便于仪器的升级换代满足不同业务的需求。21世纪以来，世界各国在大气探空技术方面逐步采用卫星导航测风体制的探测模式，同时，逐步开始使用电容式传感器取代电阻式传感器，以提高温湿度测量精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种带摄像头的数字探空仪及其探空系统，采用模块设计，体积小、成本低。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种带摄像头的数字探空仪，其特征在于：包含处理器、摄像头模块、温湿度传感器、气压传感器、电荷测量模块、电场测量模块、数据传输模块、电源模块和GPRS卫星定位导航传感器，摄像头模块与处理器连接用于采集影像并进行影像处理，温湿度传感器与处理器连接用于采集环境温度和湿度信息，气压传感器与处理器连接用于采集环境气压信息，电荷测量模块与处理器连接用于测量空间中微粒子所带电荷量以得到雷暴云中垂直方向的电场强度，电场测量模块与处理器连接用于测量云层中垂直方向的电场强度，数据传输模块与处理器连接用于数据传输通信，电源模块与处理器连接用于各模块供电，GPRS卫星定位导航传感器与处理器连接用于低空大气的风速、风向测量。
进一步地，所述处理器采用STM32F103RCT6芯片U1，U1的5脚连接晶振管Y1一端和电容C1一端，U1的6脚连接晶振管Y1另一端和电容C2一端，电容C1另一端和电容C2另一端接地，U1的12、31、47、63脚接地，U的13、19、32、48、64脚连接3.3V电源，U1的7脚连接电阻R1一端和电容C10一端，电容C10另一端接地，电阻R1另一端连接3.3V电源。
进一步地，所述数据传输模块包含SP3490EN芯片U2和SP3232芯片U3，U2的1脚连接3.3V电源，U2的1脚连接U2的42脚，U2的2脚连接U1的43脚，U2的4脚接地，U2的5脚连接电阻R3一端，U2的6脚连接电阻R3另一端，U2的7脚连接电阻R2一端，U2的8脚连接电阻R2另一端，U3的1脚连接电容C11一端，U3的2脚连接电容C12一端，U3的3脚连接电容C11另一端，U3的4脚连接电容C13一端，U3的5脚连接电容C13另一端，U3的6脚连接电容C14一端，电容C14另一端接地，U3的10、11、12、13脚分别连接U1的17、16、51、52脚，U3的15脚接地，U3的16脚连接电容C12另一端并连接3.3V电源。
进一步地，所述GPRS卫星定位导航传感器采用北斗卫星ATGM332D -5N定位模块U4，U4的1脚接地，U4的2、3脚分别连接U1的17、16脚。
进一步地，所述摄像头模块包含OV7670芯片OV1，OV1的A1脚连接电容C15一端，OV1的F1脚连接电容C16一端，OV1的C1脚连接电容C17一端，OV1的C2脚连接电容C18一端，OV1的B2脚连接电容C19一端，OV1的F2脚连接电容C20一端和电阻R4一端，电阻R4另一端连接OV1的F1脚，电容C15、C16、C17、C18、C19、C20的另一端和OV1的B3、F3、B1脚接地，OV1的B4、A4、B5、A5、F5、E5、F4、E4脚分别连接U1的20-27脚，OV1的D1、A3、A2脚分别连接U1的41、57、58脚。
进一步地，所述电荷测量模块包含电容C21，电容C1一端连接电容C2一端，电容C1另一端连接电阻R6一端和电阻R8一端，电阻R6另一端连接OPA128LM芯片U5的2脚，U5的3脚连接电阻R5一端，电阻R5另一端连接5V电源，U5的5脚连接可变电阻R13一端，可变电阻R13另一端连接U5的1脚，可变电阻R13的控制端连接5V电源，U5的4脚接地，U5的7脚连接12V电源，U5的6脚连接电阻R12一端、电容C22另一端和电阻R10一端，电阻R10另一端连接电阻R9一端和电阻R11一端，电阻R11另一端连接5V电源，电阻R9另一端连接电阻R8另一端和电阻R7一端，电阻R7另一端连接5V电源，电阻R8另一端连接可变电阻R14一端和TL064VD芯片U6的6脚，可变电阻R14另一端连接U6的7脚和电阻R15一端，U6的5脚连接5V电源，U6的4脚连接12V电源，U6的11脚接地，电阻R15另一端连接电阻R16一端和电容C24一端，电阻R16另一端连接电容C23一端和U6的10脚，电容C23另一端连接5V电源，电容C24另一端连接U6的8脚和9脚。
进一步地，所述电源模块包含AMS1117芯片U7、U8，U7的3脚连接电容C25一端和电容C26一端并连接5V电源，U7的2脚连接电容C27一端、电容C28一端和二极管V1阴极并输出3.3V电源，电阻R17一端连接3.3V电源，电阻R1另一端连接发光二极管H1阳极，发光二极管H1阴极接地，电容C25另一端、电容C26另一端、U7的1脚、电容C27另一端、电容C28另一端和二极管V1阳极接地，U8的3脚连接电容C29一端、电容C30一端并连接接口XS4的2脚，接口XS4的1脚接地，U8的2脚连接电感L1一端，电感L1另一端连接电容C31一端、电容C32一端、二极管V3阴极并连接5V电源，电容C29另一端、电容C30另一端、U8的1脚、电容C31另一端、电容C32另一端和二极管V3阳极接地。
进一步地，所述电场测量模块包含MAX4236芯片U9，U9的2脚连接电阻Rp一端，电阻Rp另一端连接Vin-dch+信号、电容Cf一端和电阻Rf一端，U9的6脚连接电容Cf另一端和电阻Rf另一端并连接U1的14脚，U9的3脚连接电阻R4一端和电阻R20一端，电阻R4另一端连接电容C8一端、U9的8脚、7脚并连接3.3V电源，电容C8另一单、Vin_dch-信号、电阻R20另一端和U9的4脚接地。
进一步地，所述温湿度传感器为DHT11温湿度一体化的数字传感器，DHT11和处理器之间采用简单的单总线通信，只需要一个IO口；气压传感器采用BMP180气温模块，通过IIC通信方式和处理器连接。
一种探空系统，其特征在于：包含带摄像头的数字探空仪、接收天线、无线路由器和计算机，数字探空仪悬挂在气球下方，接收天线与无线路由器连接，无线路由器与计算机连接。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
（1）本发明中在传统探空仪上添加了摄像头，进行图像采集，并传回地面进行图像处理，方便了对高空多变的雷暴云气象现象的研究。
（2）本发明中探空仪利用无线路由器，将探空仪采集到信号进行进行统一的处理，通过串口转网口模块，简化了探空仪的设计。
（3）本发明中探空仪使用北斗导航定位模块测量风速风向，使得风速风向测量更加准确，不存在倾斜产生的误差，同时可以跟踪探空仪放飞轨迹，为探空仪之后的放飞提供数据资料。
（4）本发明所属传感器均采用模块化设计的具有自诊断自校准功能的智能传感器，提高系统运行效率与测量精度，降低系统整体功耗。使得运行更加稳定可靠，同时便于系统的后期维护与拆装。
（5）供电系统的设计遵循节能环保准则，当放飞气球以后，电池不会对大气产生很大影响，符合环保的要求。
（6）相对于传统探空仪，本发明在结构设计上遵循小型化、低成本化设计原则，在体积上尽量减少占用空间减轻重量，成本上提高性价比。同时，在数据采集过程中对数据进行质量控制，大大提高了数据的准确性与可靠性。
附图说明
图1是本发明的一种带摄像头的数字探空仪的示意图。
图2是本发明的处理器的电路图。
图3是本发明的数据传输模块的电路图。
图4是本发明的GPRS卫星定位导航传感器的电路图。
图5是本发明的摄像头模块的电路图。
图6是本发明的电荷测量模块的电路图。
图7是本发明的电源模块的电路图。
图8是本发明的电场测量模块的电路图。
图9是本发明的探空系统的示意图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示本发明的一种带摄像头的数字探空仪，其特征在于：包含处理器、摄像头模块、温湿度传感器、气压传感器、电荷测量模块、电场测量模块、数据传输模块、电源模块和GPRS卫星定位导航传感器，摄像头模块与处理器连接用于采集影像并进行影像处理，温湿度传感器与处理器连接用于采集环境温度和湿度信息，气压传感器与处理器连接用于采集环境气压信息，电荷测量模块与处理器连接用于测量空间中微粒子所带电荷量以得到雷暴云中垂直方向的电场强度，电场测量模块与处理器连接用于测量云层中垂直方向的电场强度，数据传输模块与处理器连接用于数据传输通信，电源模块与处理器连接用于各模块供电，GPRS卫星定位导航传感器与处理器连接用于低空大气的风速、风向测量。
如图2所示，处理器采用STM32F103RCT6芯片U1，U1的5脚连接晶振管Y1一端和电容C1一端，U1的6脚连接晶振管Y1另一端和电容C2一端，电容C1另一端和电容C2另一端接地，U1的12、31、47、63脚接地，U的13、19、32、48、64脚连接3.3V电源，U1的7脚连接电阻R1一端和电容C10一端，电容C10另一端接地，电阻R1另一端连接3.3V电源。STM32F103RCT6是一款64引脚贴片封装，其多功能双向输入输出端口多达51个，所有的输入输出端口可以映射到16个外部中断。STM32微处理器工作频率最高可达72MHz，内置256KB的闪存和48KB的SRAM，内嵌2个12位的ADC，含有11个定时器，片内有13个通信接口。
如图3所示，数据传输模块包含SP3490EN芯片U2和SP3232芯片U3，U2的1脚连接3.3V电源，U2的1脚连接U2的42脚，U2的2脚连接U1的43脚，U2的4脚接地，U2的5脚连接电阻R3一端，U2的6脚连接电阻R3另一端，U2的7脚连接电阻R2一端，U2的8脚连接电阻R2另一端，U3的1脚连接电容C11一端，U3的2脚连接电容C12一端，U3的3脚连接电容C11另一端，U3的4脚连接电容C13一端，U3的5脚连接电容C13另一端，U3的6脚连接电容C14一端，电容C14另一端接地，U3的10、11、12、13脚分别连接U1的17、16、51、52脚，U3的15脚接地，U3的16脚连接电容C12另一端并连接3.3V电源。主控制器拥有多个USART接口，可以方便的进行数据传输，本次设计使用的是RS232和RS422电平转换芯片，这两款芯片创术速率更大，422传输速率可达10Mbps，可用于数字接收和外部通讯。增强了系统的通讯能力，提高了可扩展性。
如图4所示，GPRS卫星定位导航传感器采用北斗卫星ATGM332D -5N定位模块U4，U4的1脚接地，U4的2、3脚分别连接U1的17、16脚。采用北斗卫星导航定位的方法来实现低空大气的风速、风向测量。北斗卫星模块采用的是ATGM332D -5N定位模块，它具有32个跟踪通道，能同时接收6个卫星导航系统的GNSS信号，并且实现联合定位、导航和授时。通过探空数字接收机对卫星的观测可知卫星到探空数字接收机的距离。经过计算即可得到观测点的经度、纬度和高度的值。根据坐标转换即地心坐标系与站心坐标系的转换，将北斗卫星导航定位系统得到观测点的经度、纬度和高度值转换成站心坐标系的方位角、仰角和斜距值，然后根据公式算出低空大气的风向、风速值。该模块直接与控制器的引脚相连，上电后便可以直接读取数据信息。
如图5所示，摄像头模块包含OV7670芯片OV1，OV1的A1脚连接电容C15一端，OV1的F1脚连接电容C16一端，OV1的C1脚连接电容C17一端，OV1的C2脚连接电容C18一端，OV1的B2脚连接电容C19一端，OV1的F2脚连接电容C20一端和电阻R4一端，电阻R4另一端连接OV1的F1脚，电容C15、C16、C17、C18、C19、C20的另一端和OV1的B3、F3、B1脚接地，OV1的B4、A4、B5、A5、F5、E5、F4、E4脚分别连接U1的20-27脚，OV1的D1、A3、A2脚分别连接U1的41、57、58脚。OV7670是OminiVision公司生产的一颗1/6寸的CMOS VGA图像传感器。该传感器体积小、工作电压低，提供单片VGA摄像头和影像处理器的所有功能。通过SCCB 总线控制，可以输出整帧、子采样、取窗口等方式的各种分辨率8位图像数据。VGA可高达30帧/秒。用户可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式。所有图像处理功能过程包括伽玛曲线、白平衡、色饱和度、色度等都可以通过SCCB接口编程。
如图6所示，电荷测量模块包含电容C21，电容C1一端连接电容C2一端，电容C1另一端连接电阻R6一端和电阻R8一端，电阻R6另一端连接OPA128LM芯片U5的2脚，U5的3脚连接电阻R5一端，电阻R5另一端连接5V电源，U5的5脚连接可变电阻R13一端，可变电阻R13另一端连接U5的1脚，可变电阻R13的控制端连接5V电源，U5的4脚接地，U5的7脚连接12V电源，U5的6脚连接电阻R12一端、电容C22另一端和电阻R10一端，电阻R10另一端连接电阻R9一端和电阻R11一端，电阻R11另一端连接5V电源，电阻R9另一端连接电阻R8另一端和电阻R7一端，电阻R7另一端连接5V电源，电阻R8另一端连接可变电阻R14一端和TL064VD芯片U6的6脚，可变电阻R14另一端连接U6的7脚和电阻R15一端，U6的5脚连接5V电源，U6的4脚连接12V电源，U6的11脚接地，电阻R15另一端连接电阻R16一端和电容C24一端，电阻R16另一端连接电容C23一端和U6的10脚，电容C23另一端连接5V电源，电容C24另一端连接U6的8脚和9脚。电荷测量电路，包括信号放大和调理电路、A/D转换电路、单片机处理电路、232串口电路、电压转换电路和稳压电路。空间中微粒子所带电荷量很小，只有几库伦到几百库伦，因此需要进行放大处理。电场强度测量则是利用了强电场中电晕放电的原理，为了测量雷暴云中垂直方向的电场强度，推导公式在此就不多赘述。
如图7所示，电源模块包含AMS1117芯片U7、U8，U7的3脚连接电容C25一端和电容C26一端并连接5V电源，U7的2脚连接电容C27一端、电容C28一端和二极管V1阴极并输出3.3V电源，电阻R17一端连接3.3V电源，电阻R1另一端连接发光二极管H1阳极，发光二极管H1阴极接地，电容C25另一端、电容C26另一端、U7的1脚、电容C27另一端、电容C28另一端和二极管V1阳极接地，U8的3脚连接电容C29一端、电容C30一端并连接接口XS4的2脚，接口XS4的1脚接地，U8的2脚连接电感L1一端，电感L1另一端连接电容C31一端、电容C32一端、二极管V3阴极并连接5V电源，电容C29另一端、电容C30另一端、U8的1脚、电容C31另一端、电容C32另一端和二极管V3阳极接地。探空仪采用干电池供电，但是电压超过控制器和其他芯片承受电压，因此使用AMS1117稳压器进行转换以后得到各个芯片可以使用的电压。
如图8所示，电场测量模块包含MAX4236芯片U9，U9的2脚连接电阻Rp一端，电阻Rp另一端连接Vin-dch+信号、电容Cf一端和电阻Rf一端，U9的6脚连接电容Cf另一端和电阻Rf另一端并连接U1的14脚，U9的3脚连接电阻R4一端和电阻R20一端，电阻R4另一端连接电容C8一端、U9的8脚、7脚并连接3.3V电源，电容C8另一单、Vin_dch-信号、电阻R20另一端和U9的4脚接地。本设计是根据电场中的电晕放电原理，设计的电场强度测量模块，可以测量云层中垂直方向的电场强度。由于主控芯片附带有AD转换模块，因此没有设计模数转换，可以降低设计的复杂度，使得系统更具有模块化。
温湿度传感器为DHT11温湿度一体化的数字传感器，DHT11和处理器之间采用简单的单总线通信，只需要一个IO口；气压传感器采用BMP180气温模块，通过IIC通信方式和处理器连接。DHT11是一款温湿度一体化的数字传感器，传感器包括一个NTC测温元件和一个电阻式的测湿元件，NTC热敏电阻是一种负温度系数的电阻式温度传感器，温度越高，其电阻值越小，温度越低，其电阻值就越大。测湿元件是选择电阻式的，元件设计就是在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。DHT11和单片机之间采用简单的单总线通信，只需要一个IO口，传感器一次性将40bit的数据传给单片机，数据采用校验方式，有效的保证数据传输的准确性。气压传感器采用的是BMP180气温模块，该模块具有高精度，体积小，超低能耗的优点，可测量大气温度和大气压强，支持5V和3.3V两种供电方式，通过IIC通信方式和控制器连接，传输实时数据到控制器进行处理。
如图9所示，一种探空系统，包含带摄像头的数字探空仪、接收天线、无线路由器和计算机，数字探空仪悬挂在气球下方，接收天线与无线路由器连接，无线路由器与计算机连接。路由器是将多个逻辑上分开的网络连接起来，是网络层的一种互联设备。无线路由器拥有普通宽带路由的全部功能，是带有无线覆盖功能的路由器。本系统设计中，探空仪端和地面监控端均采用台湾ARG 1210大功率无线路由器，其内置1000mW功率放大器，工作频段2.4GHz，符合802. IIB/G/N无线标准，传输速率300Mbps，电源适配器12V，是一种大功率工业级无线路由器。ARG 1210支持POE（Power Over Ethernet，以太网供电）供电中继器，是常用的一种工程级无线AP (Access Point)。POE是一种可以通过网线为各种终端设备（如IP摄像头、无线接入点AP、IP电话等）供电的技术，因此这些终端设备只需要连接网络而可以不用电源供电。ARG 1210有四个接口，而前端有五个信息采集模块，因此如上文所述本系统设计了一个串口转网口模块，除图像采集模块直接连接到无线发射路由器，其他四个模块通过串口转网口模块连接到无线发射路由器。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种带摄像头的数字探空仪，其特征在于：包含处理器、摄像头模块、温湿度传感器、气压传感器、电荷测量模块、电场测量模块、数据传输模块、电源模块和GPRS卫星定位导航传感器，摄像头模块与处理器连接用于采集影像并进行影像处理，温湿度传感器与处理器连接用于采集环境温度和湿度信息，气压传感器与处理器连接用于采集环境气压信息，电荷测量模块与处理器连接用于测量空间中微粒子所带电荷量以得到雷暴云中垂直方向的电场强度，电场测量模块与处理器连接用于测量云层中垂直方向的电场强度，数据传输模块与处理器连接用于数据传输通信，电源模块与处理器连接用于各模块供电，GPRS卫星定位导航传感器与处理器连接用于低空大气的风速、风向测量。
2.按照权利要求1所述的一种带摄像头的数字探空仪，其特征在于：所述处理器采用STM32F103RCT6芯片U1，U1的5脚连接晶振管Y1一端和电容C1一端，U1的6脚连接晶振管Y1另一端和电容C2一端，电容C1另一端和电容C2另一端接地，U1的12、31、47、63脚接地，U的13、19、32、48、64脚连接3.3V电源，U1的7脚连接电阻R1一端和电容C10一端，电容C10另一端接地，电阻R1另一端连接3.3V电源。
3.按照权利要求2所述的一种带摄像头的数字探空仪，其特征在于：所述数据传输模块包含SP3490EN芯片U2和SP3232芯片U3，U2的1脚连接3.3V电源，U2的1脚连接U2的42脚，U2的2脚连接U1的43脚，U2的4脚接地，U2的5脚连接电阻R3一端，U2的6脚连接电阻R3另一端，U2的7脚连接电阻R2一端，U2的8脚连接电阻R2另一端，U3的1脚连接电容C11一端，U3的2脚连接电容C12一端，U3的3脚连接电容C11另一端，U3的4脚连接电容C13一端，U3的5脚连接电容C13另一端，U3的6脚连接电容C14一端，电容C14另一端接地，U3的10、11、12、13脚分别连接U1的17、16、51、52脚，U3的15脚接地，U3的16脚连接电容C12另一端并连接3.3V电源。
4.按照权利要求2所述的一种带摄像头的数字探空仪，其特征在于：所述GPRS卫星定位导航传感器采用北斗卫星ATGM332D -5N定位模块U4，U4的1脚接地，U4的2、3脚分别连接U1的17、16脚。
5.按照权利要求2所述的一种带摄像头的数字探空仪，其特征在于：所述摄像头模块包含OV7670芯片OV1，OV1的A1脚连接电容C15一端，OV1的F1脚连接电容C16一端，OV1的C1脚连接电容C17一端，OV1的C2脚连接电容C18一端，OV1的B2脚连接电容C19一端，OV1的F2脚连接电容C20一端和电阻R4一端，电阻R4另一端连接OV1的F1脚，电容C15、C16、C17、C18、C19、C20的另一端和OV1的B3、F3、B1脚接地，OV1的B4、A4、B5、A5、F5、E5、F4、E4脚分别连接U1的20-27脚，OV1的D1、A3、A2脚分别连接U1的41、57、58脚。
6.按照权利要求2所述的一种带摄像头的数字探空仪，其特征在于：所述电荷测量模块包含电容C21，电容C1一端连接电容C2一端，电容C1另一端连接电阻R6一端和电阻R8一端，电阻R6另一端连接OPA128LM芯片U5的2脚，U5的3脚连接电阻R5一端，电阻R5另一端连接5V电源，U5的5脚连接可变电阻R13一端，可变电阻R13另一端连接U5的1脚，可变电阻R13的控制端连接5V电源，U5的4脚接地，U5的7脚连接12V电源，U5的6脚连接电阻R12一端、电容C22另一端和电阻R10一端，电阻R10另一端连接电阻R9一端和电阻R11一端，电阻R11另一端连接5V电源，电阻R9另一端连接电阻R8另一端和电阻R7一端，电阻R7另一端连接5V电源，电阻R8另一端连接可变电阻R14一端和TL064VD芯片U6的6脚，可变电阻R14另一端连接U6的7脚和电阻R15一端，U6的5脚连接5V电源，U6的4脚连接12V电源，U6的11脚接地，电阻R15另一端连接电阻R16一端和电容C24一端，电阻R16另一端连接电容C23一端和U6的10脚，电容C23另一端连接5V电源，电容C24另一端连接U6的8脚和9脚。
7.按照权利要求2所述的一种带摄像头的数字探空仪，其特征在于：所述电源模块包含AMS1117芯片U7、U8，U7的3脚连接电容C25一端和电容C26一端并连接5V电源，U7的2脚连接电容C27一端、电容C28一端和二极管V1阴极并输出3.3V电源，电阻R17一端连接3.3V电源，电阻R1另一端连接发光二极管H1阳极，发光二极管H1阴极接地，电容C25另一端、电容C26另一端、U7的1脚、电容C27另一端、电容C28另一端和二极管V1阳极接地，U8的3脚连接电容C29一端、电容C30一端并连接接口XS4的2脚，接口XS4的1脚接地，U8的2脚连接电感L1一端，电感L1另一端连接电容C31一端、电容C32一端、二极管V3阴极并连接5V电源，电容C29另一端、电容C30另一端、U8的1脚、电容C31另一端、电容C32另一端和二极管V3阳极接地。
8.按照权利要求2所述的一种带摄像头的数字探空仪，其特征在于：所述电场测量模块包含MAX4236芯片U9，U9的2脚连接电阻Rp一端，电阻Rp另一端连接Vin-dch+信号、电容Cf一端和电阻Rf一端，U9的6脚连接电容Cf另一端和电阻Rf另一端并连接U1的14脚，U9的3脚连接电阻R4一端和电阻R20一端，电阻R4另一端连接电容C8一端、U9的8脚、7脚并连接3.3V电源，电容C8另一单、Vin_dch-信号、电阻R20另一端和U9的4脚接地。
9.按照权利要求2所述的一种带摄像头的数字探空仪，其特征在于：所述温湿度传感器为DHT11温湿度一体化的数字传感器，DHT11和处理器之间采用简单的单总线通信，只需要一个IO口；气压传感器采用BMP180气温模块，通过IIC通信方式和处理器连接。
10.一种探空系统，其特征在于：包含权利要求1-9任一项所述的带摄像头的数字探空仪、接收天线、无线路由器和计算机，数字探空仪悬挂在气球下方，接收天线与无线路由器连接，无线路由器与计算机连接。
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|---|---|
| CN (1) | CN109188565A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109828321A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-31 | 中国科学院国家空间科学中心 | 一种用于临近空间大气环境原位探测的主动式膨胀落球 |
| CN117214054A (zh) * | 2023-11-09 | 2023-12-12 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种新型视频探空仪 |
Citations (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101308178A (zh) * | 2008-06-02 | 2008-11-19 | 谢步明 | 基于arm7的调试装置 |
| CN101621854A (zh) * | 2009-07-29 | 2010-01-06 | 山东建筑大学 | 基于无线传感器网络的智能居住环境集成系统 |
| CN102677237A (zh) * | 2012-06-11 | 2012-09-19 | 杭州电子科技大学 | 一种自适应光电式电子清纱器 |
| CN102890295A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-23 | 北京东方联星科技有限公司 | 一种集成化卫星导航气象探空仪 |
| CN102945047A (zh) * | 2012-11-22 | 2013-02-27 | 杭州电子科技大学 | 基于贯流风机驱动的四轴飞行器平衡稳定控制装置 |
| CN103777550A (zh) * | 2014-01-22 | 2014-05-07 | 杭州电子科技大学 | 用于户外极限运动人员安全监控的可穿戴设备 |
| CN203982123U (zh) * | 2014-07-10 | 2014-12-03 | 杭州电子科技大学 | 一种超市购物机器人内部控制电路 |
| CN104252010A (zh) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | 深圳航天东方红海特卫星有限公司 | 一种无线电探空仪及其气象数据测量方法 |
| CN104266613A (zh) * | 2014-09-10 | 2015-01-07 | 淮南师范学院 | 基于图像传感器的微小感光面积测量系统 |
| CN104317230A (zh) * | 2014-11-04 | 2015-01-28 | 杭州电子科技大学 | 基于pni磁传感器的数据采集电路 |
| CN104569599A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-04-29 | 杭州电子科技大学 | 一种电子标签电阻在线检测电路 |
| CN111373882B (zh) * | 2012-08-31 | 2015-06-10 | 湖北航天飞行器研究所 | 一种基于北斗导航系统的远程探空仪 |
| CN104899949A (zh) * | 2015-06-11 | 2015-09-09 | 西北民族大学 | 全自动控制酒店门禁系统 |
| CN104914320A (zh) * | 2015-05-08 | 2015-09-16 | 中国科学院大气物理研究所 | 一种电磁耦合综合探测装置 |
| CN205586392U (zh) * | 2015-12-30 | 2016-09-21 | 南京理工大学 | 一种智能车载灭火控制系统 |
| CN205787182U (zh) * | 2016-07-08 | 2016-12-07 | 南京信息工程大学 | 一种基于stm32的全数字化边界层探空仪 |
| CN206038938U (zh) * | 2016-08-12 | 2017-03-22 | 南京大桥机器有限公司 | 一种mems电场探空仪系统 |
| CN106680896A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-17 | 梁淑明 | 一种无人机高空气象探测系统 |
| CN206510831U (zh) * | 2017-01-16 | 2017-09-22 | 昆明理工大学 | 一种汽车超声波盲区检测及hud防低头提醒装置 |
| CN107238746A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-10-10 | 国网河南省电力公司电力科学研究院 | 一种用于介电响应测试的微电流测量电路 |
| CN207601192U (zh) * | 2017-12-20 | 2018-07-10 | 中国科学院大气物理研究所 | 姿态可感知雷暴云三维电场探空仪 |
| CN208780841U (zh) * | 2018-10-15 | 2019-04-23 | 南京信息工程大学 | 一种带摄像头的数字探空仪及其探空系统 |
-
2018
- 2018-10-15 CN CN201811195361.0A patent/CN109188565A/zh active Pending
Patent Citations (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101308178A (zh) * | 2008-06-02 | 2008-11-19 | 谢步明 | 基于arm7的调试装置 |
| CN101621854A (zh) * | 2009-07-29 | 2010-01-06 | 山东建筑大学 | 基于无线传感器网络的智能居住环境集成系统 |
| CN102677237A (zh) * | 2012-06-11 | 2012-09-19 | 杭州电子科技大学 | 一种自适应光电式电子清纱器 |
| CN111373882B (zh) * | 2012-08-31 | 2015-06-10 | 湖北航天飞行器研究所 | 一种基于北斗导航系统的远程探空仪 |
| CN102890295A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-23 | 北京东方联星科技有限公司 | 一种集成化卫星导航气象探空仪 |
| CN102945047A (zh) * | 2012-11-22 | 2013-02-27 | 杭州电子科技大学 | 基于贯流风机驱动的四轴飞行器平衡稳定控制装置 |
| CN104252010A (zh) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | 深圳航天东方红海特卫星有限公司 | 一种无线电探空仪及其气象数据测量方法 |
| CN103777550A (zh) * | 2014-01-22 | 2014-05-07 | 杭州电子科技大学 | 用于户外极限运动人员安全监控的可穿戴设备 |
| CN203982123U (zh) * | 2014-07-10 | 2014-12-03 | 杭州电子科技大学 | 一种超市购物机器人内部控制电路 |
| CN104266613A (zh) * | 2014-09-10 | 2015-01-07 | 淮南师范学院 | 基于图像传感器的微小感光面积测量系统 |
| CN104317230A (zh) * | 2014-11-04 | 2015-01-28 | 杭州电子科技大学 | 基于pni磁传感器的数据采集电路 |
| CN104569599A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-04-29 | 杭州电子科技大学 | 一种电子标签电阻在线检测电路 |
| CN104914320A (zh) * | 2015-05-08 | 2015-09-16 | 中国科学院大气物理研究所 | 一种电磁耦合综合探测装置 |
| CN104899949A (zh) * | 2015-06-11 | 2015-09-09 | 西北民族大学 | 全自动控制酒店门禁系统 |
| CN205586392U (zh) * | 2015-12-30 | 2016-09-21 | 南京理工大学 | 一种智能车载灭火控制系统 |
| CN205787182U (zh) * | 2016-07-08 | 2016-12-07 | 南京信息工程大学 | 一种基于stm32的全数字化边界层探空仪 |
| CN206038938U (zh) * | 2016-08-12 | 2017-03-22 | 南京大桥机器有限公司 | 一种mems电场探空仪系统 |
| CN106680896A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-17 | 梁淑明 | 一种无人机高空气象探测系统 |
| CN206510831U (zh) * | 2017-01-16 | 2017-09-22 | 昆明理工大学 | 一种汽车超声波盲区检测及hud防低头提醒装置 |
| CN107238746A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-10-10 | 国网河南省电力公司电力科学研究院 | 一种用于介电响应测试的微电流测量电路 |
| CN207601192U (zh) * | 2017-12-20 | 2018-07-10 | 中国科学院大气物理研究所 | 姿态可感知雷暴云三维电场探空仪 |
| CN208780841U (zh) * | 2018-10-15 | 2019-04-23 | 南京信息工程大学 | 一种带摄像头的数字探空仪及其探空系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 孙小娟: "一种球载探空仪系统的设计与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库基础科学辑》, pages 8 - 45 * |
| 张卫国: "低空数字探空仪的研究与应用开发", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 基础科学辑》, pages 1 - 70 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109828321A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-31 | 中国科学院国家空间科学中心 | 一种用于临近空间大气环境原位探测的主动式膨胀落球 |
| CN117214054A (zh) * | 2023-11-09 | 2023-12-12 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种新型视频探空仪 |
| CN117214054B (zh) * | 2023-11-09 | 2024-03-01 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种新型视频探空仪 |
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