CN110834699A - 一种基于海上无人船平台的全天候气象火箭探空设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于海上无人船平台的全天候气象火箭探空设备，包括海上无人船，海上无人船顶部外壁的一侧设置有等距离呈矩形结构分布的气象火箭，且气象火箭的外壁顶部的一侧设置有发射组件，海上无人船远离气象火箭的另一侧外壁上设置有天线模块，天线模块包括数据接收天线和卫星通信天线，且海上无人船位于气象火箭和数据接收天线之间的内部设置有发射电控箱。本发明结构科学合理，测量精度高，抗干扰能力强，续航时间长，适应范围广，自动化程度高，安全可靠，有高度机动性，能提供全天候的高精度、高时空密度的大气探测资料，并为气象预报、大气环境监测等现代气象观测系统建设和发展提供良好的技术支撑。

Description

一种基于海上无人船平台的全天候气象火箭探空设备

技术领域

本发明涉及高空气象要素观测设备技术领域，尤其涉及一种基于海上无人船平台的全天候气象火箭探空设备。

背景技术

气象探空仪作为一种重要的高空大气探测手段，可以测量大气温度、湿度、气压、风速和风向气象要素的垂直分布。目前，气象探空仪主要由地面站点施放升空观测，也可搭载于有人船从海上进行气象火箭观测。无人船是海上高空大气观测领域的重要平台之一，在大气科学研究领域具有十分广阔的应用前景。

与卫星及其它有人船相比，无人船具有成本低、寿命长、风险小、无人值守、自动巡航等优点，可提供比卫星观测更高的分辨率和精度。因此，亟需设计一种基于海上无人船平台的全天候气象火箭探空设备来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于海上无人船平台的全天候气象火箭探空设备。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于海上无人船平台的全天候气象火箭探空设备，包括海上无人船，所述海上无人船顶部外壁的一侧设置有等距离呈矩形结构分布的气象火箭，且气象火箭的外壁顶部的一侧设置有发射组件，所述海上无人船远离气象火箭的另一侧外壁上设置有天线模块，所述天线模块包括数据接收天线和卫星通信天线，且海上无人船位于气象火箭和数据接收天线之间的内部设置有发射电控箱。

进一步地，所述发射组件包括面板，所述面板的顶部外壁上固定安装有等距离呈矩形结构分布的发射筒，且面板与海上无人船之间呈固定连接，所述气象火箭活动安装在发射筒的内部，且气象火箭的顶部外壁上设置有泡沫塑料，所述发射筒的顶部设置有筒盖，且筒盖的一侧外壁上设置有压板，所述筒盖的顶部内壁上设置有防水航插，且气象火箭顶端与防水航插之间呈插接关系。

进一步地，所述发射电控箱包括探空数据接收器、卫星通信模块和发射控制器，且探空数据接收器与卫星通信模块之间通过导线呈电性连接，所述卫星通信模块与发射控制器之间通过导线呈电性连接。

进一步地，所述气象火箭的顶部内壁固定安装有仪器舱，且仪器舱内壁的轴心处设置有电子探空仪，所述气象火箭靠近仪器舱的一侧设置有降落伞，且气象火箭靠近降落伞的一侧设置有开舱器，所述气象火箭靠近开舱器的一侧设置有火箭发动机，且气象火箭远离仪器舱的另一端设置有折叠尾翼。

本发明的有益效果为：

1.该装置具有高度机动性，可以到任何需要的敏感地区、或者人烟稀少、地理位置复杂、气象条件恶劣的区域实施观测，能提供全天候的高精度、高时空密度的大气探测资料。

2.本装置结构科学合理，测量精度高，抗干扰能力强，续航时间长，适应范围广，自动化程度高，安全可靠。

3.该装置在提高大气综合探测技术的基础上，可显著推进中尺度大气温、湿、压、风的原位探测能力，特别是能在特殊地理区域的大气热动力特征研究和预报方面做出积极贡献，并为气象预报、大气环境监测等现代气象观测系统建设和发展提供良好的技术支撑。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于海上无人船平台的全天候气象火箭探空设备的结构示意图；

图2为本发明提出的一种基于海上无人船平台的全天候气象火箭探空设备的发射电控箱结构示意图；

图3为本发明提出的一种基于海上无人船平台的全天候气象火箭探空设备的发射组件结构示意图；

图4为本发明提出的一种基于海上无人船平台的全天候气象火箭探空设备的气象火箭结构示意图；

图5为本发明提出的一种基于海上无人船平台的全天候气象火箭探空设备的电子探空仪结构示意图；

图6为本发明提出的一种基于海上无人船平台的全天候气象火箭探空设备的工作流程结构示意图。

图中：1海上无人船、2气象火箭、3发射组件、4发射电控箱、5天线模块、6数据接收天线、7卫星通信天线、8发射筒、9面板、10泡沫塑料、11筒盖、12压板、13防水航插、14仪器舱、15开舱器、16火箭发动机、17折叠尾翼、18电子探空仪、19降落伞、20探空数据接收器、21卫星通信模块、22发射控制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请同时参见图1至图6，一种基于海上无人船平台的全天候气象火箭探空设备，包括海上无人船1，海上无人船1顶部外壁的一侧设置有等距离呈矩形结构分布的气象火箭2，且气象火箭2的外壁顶部的一侧设置有发射组件3，海上无人船1远离气象火箭2的另一侧外壁上设置有天线模块5，天线模块5包括数据接收天线6和卫星通信天线7，且海上无人船1位于气象火箭2和数据接收天线6之间的内部设置有发射电控箱4，气象火箭2发射指令可通过卫星通讯天线7无线实时发送至卫星通讯模块21，之后卫星通讯模块21通过有线连接传输至发射电控箱4，发射控制器22接收到气象火箭2作业指令后调取海上无人船1姿态信息，探空数据接收天线6接收电子探空仪18发出的探测数据，之后将其传送到探空数据接收器20。

进一步地，发射组件3包括面板9，面板9的顶部外壁上固定安装有等距离呈矩形结构分布的发射筒8，且面板9与海上无人船1之间呈固定连接，气象火箭2活动安装在发射筒8的内部，且气象火箭2的顶部外壁上设置有泡沫塑料10，发射筒8的顶部设置有筒盖11，且筒盖11的一侧外壁上设置有压板12，筒盖11的顶部内壁上设置有防水航插13，且气象火箭2顶端与防水航插13之间呈插接关系。

进一步地，发射电控箱4包括探空数据接收器20、卫星通信模块21和发射控制器22，且探空数据接收器20与卫星通信模块21之间通过导线呈电性连接，卫星通信模块21与发射控制器22之间通过导线呈电性连接，探空数据接收器20将接收到的探空数据有线传送至发射控制器22，发射控制器22经由卫星通信模块21和卫星通信天线7无线实时传送测数据至地面，最终实现本设备探测数据的地面接收和存储。

进一步地，气象火箭2的顶部内壁固定安装有仪器舱14，且仪器舱14内壁的轴心处设置有电子探空仪18，气象火箭2靠近仪器舱14的一侧设置有降落伞19，且气象火箭2靠近降落伞19的一侧设置有开舱器15，气象火箭2靠近开舱器15的一侧设置有火箭发动机16，且气象火箭2远离仪器舱14的另一端设置有折叠尾翼17，气象火箭2借助火箭发动机16和折叠尾翼17到达指定高度后触发开舱器15将仪器舱14内的电子探空仪18和降落伞19一起弹出，之后随着打开的降落伞19缓降，电子探空仪18在下落过程中探测大气参数，并每秒提供一组大气温度、湿度、气压、风向和风速探测数据。

工作原理：该基于海上无人船平台的全天候气象火箭探空设备使用时，可由海上无人船1平台搭载至指定海域作业，之后开展长时间的航行，期间可通过预先程序设定或者实时远程人工遥控指令发射气象火箭2以及电子探空仪18数据接收，气象火箭2发射以及电子探空仪18数据接收具体实施步骤如下：气象火箭2发射指令可通过卫星通讯天线7无线实时发送至卫星通讯模块21，之后卫星通讯模块21通过有线连接传输至发射电控箱4，发射控制器22接收到气象火箭2作业指令后调取海上无人船1姿态信息，如果海上无人船1姿态不满足气象火箭2发射要求就回传失败标志并结束本次探空；如果海上无人船1姿态满足气象火箭2发射要求就进入气象火箭2自检环节，气象火箭2自检环节是按发射导轨从小到大的顺序进行的，如果小号的气象火箭2未能通过自检环节则显示该通道气象火箭2失败标志并自动选取相邻的下一发火箭重新自检，直至某一发气象火箭2完成自检环节，气象火箭2自检环节完成后，控制电子探空仪18和探空数据接收器20上电开始状态检测，如果电子探空仪18未能通过自检环节则显示该通道气象火箭2失败标志并自动选取相邻的下一发气象火箭2重新进行气象火箭2和电子探空仪18自检，直至某一发气象火箭2完成气象火箭2和电子探空仪18自检环节才能进入发射环节，发射环节中发射控制器22会实时监控海上无人船1的姿态信息，当姿态信息不满足发射需求时停止发射命令直至姿态信息满足发射需求时才会下达发射指令，气象火箭2借助火箭发动机16和折叠尾翼17到达指定高度后触发开舱器15将仪器舱14内的电子探空仪18和降落伞19一起弹出，之后随着打开的降落伞19缓降，电子探空仪18在下落过程中探测大气参数，并每秒提供一组大气温度、湿度、气压、风向和风速探测数据，探空数据接收天线6接收电子探空仪18发出的探测数据，之后将其传送到探空数据接收器20；探空数据接收器20将接收到的探空数据有线传送至发射控制器22；发射控制器22经由卫星通信模块21和卫星通信天线7无线实时传送测数据至地面，最终实现本设备探测数据的地面接收和存储，此外，电子探空仪18的观测数据亦使用本地存储方案备份，即在探空数据接收器20内部加装一个数据储存模块，将探空数据接收器20接收到的探测数据实时保存至该数据储存模块中，可在海上无人船1返航后再进行数据读取。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于海上无人船平台的全天候气象火箭探空设备，包括海上无人船(1)，其特征在于，所述海上无人船(1)顶部外壁的一侧设置有等距离呈矩形结构分布的气象火箭(2)，且气象火箭(2)的外壁顶部的一侧设置有发射组件(3)，所述海上无人船(1)远离气象火箭(2)的另一侧外壁上设置有天线模块(5)，所述天线模块(5)包括数据接收天线(6)和卫星通信天线(7)，且海上无人船(1)位于气象火箭(2)和数据接收天线(6)之间的内部设置有发射电控箱(4)。

2.根据权利要求1所述的一种基于海上无人船平台的全天候气象火箭探空设备，其特征在于，所述发射组件(3)包括面板(9)，所述面板(9)的顶部外壁上固定安装有等距离呈矩形结构分布的发射筒(8)，且面板(9)与海上无人船(1)之间呈固定连接，所述气象火箭(2)活动安装在发射筒(8)的内部，且气象火箭(2)的顶部外壁上设置有泡沫塑料(10)，所述发射筒(8)的顶部设置有筒盖(11)，且筒盖(11)的一侧外壁上设置有压板(12)，所述筒盖(11)的顶部内壁上设置有防水航插(13)，且气象火箭(2)顶端与防水航插(13)之间呈插接关系。

3.根据权利要求1所述的一种基于海上无人船平台的全天候气象火箭探空设备，其特征在于，所述发射电控箱(4)包括探空数据接收器(20)、卫星通信模块(21)和发射控制器(22)，且探空数据接收器(20)与卫星通信模块(21)之间通过导线呈电性连接，所述卫星通信模块(21)与发射控制器(22)之间通过导线呈电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于海上无人船平台的全天候气象火箭探空设备，其特征在于，所述气象火箭(2)的顶部内壁固定安装有仪器舱(14)，且仪器舱(14)内壁的轴心处设置有电子探空仪(18)，所述气象火箭(2)靠近仪器舱(14)的一侧设置有降落伞(19)，且气象火箭(2)靠近降落伞(19)的一侧设置有开舱器(15)，所述气象火箭(2)靠近开舱器(15)的一侧设置有火箭发动机(16)，且气象火箭(2)远离仪器舱(14)的另一端设置有折叠尾翼(17)。

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