CN114383728A - 基于无线电与光学相结合的流星一体化探测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供基于无线电与光学相结合的流星一体化探测装置，包括壳体、光学探测装置、无线电探测装置和迷你PC，所述的光学探测装置包括光学相机、鱼眼镜头罩，所述的鱼眼镜头连接光学相机的镜头并置于其中一个圆筒形外壳；所述的信号放大器、USB转接口置于另一个圆筒形外壳内，所述的天线底端插设在圆筒形外壳内，所述的天线、信号放大器电性连接并通过USB转接口与迷你PC连接，所述迷你PC中内置有远程通信装置。采用一体化设计，使得无线电和光学观测可以在一点进行，减少数据分析时不必要的麻烦，同时，光学无线电一点监测也可以使得光学和无线电监测的相互矫正变得更加方便快捷，精度更高。
Description
技术领域
本发明涉及流星自动检测技术领域，具体为基于无线电与光学相结合的流星一体化探测装置。
背景技术
从流星探测领域出发，我们了解到目前有我们国家提出的“子午工程”项目、国内流星监测系统，国内业余天文爱好者以及国外的IMO组织等等，他们对流星领域分别做了不同层次的探测和研究。对于业余天文爱好者而言，他们基本上采用的是光学探测系统，因为光学的优势在于能够很直观的展示出流星划过的余迹，经过他们后期处理的作品具有较好的科普性和观赏性。对于研究人员而言，无线电探测作为他们首选，因为无线电可以为他们提供相关性质的基础数据，为深度研究流星提供数据支持和理论依据。相关团队对流星余迹通信也有研究，特点在于通信的安全系数特别高，在面对地震等自然灾害的情况下，不会受到它的影响，可以提供短时的应急通信，为后继的救援工作争取时间。
众所周知我们肉眼是可以观测到流星的，它是地球以外的流星体，因为地球的引力，渐渐进入大气层后，与大气相摩擦燃烧后发光放热产生的轨迹。现在市面上可以见到和购买到的流星观测设备一般都是光学监测设备，光学监测就是通过相机，在夜间不受太阳光干扰的情况下，捕捉天空中流星的轨迹，而无线电监测就是通过接收流星余迹反射的无线电信号来对流星事件进行监测。无线电监测流星具有全天24小时观测、不受多云、雨等天气影响的突出优点，与光学只有夜间可以观测和天气要求苛刻的致命缺点相比，可以起到很好的补充作用。不过现在市面上没有这种监测设备的成品，无线电监测设备需要自己购置天线，连接软件并且调试等，对于不了解无线电的人来说存在障碍。同时两种方法监测流星大多是相互独立的，对于一个流星事件，无线电和光学监测得出的结论都是片面的，具有研究的局限性。另外，在监测和接收数据方面，无线电和光学监测的数据现在大都采用手动接收存储的方式，巨大的数据量，导致了很高的人力成本和操作的复杂性。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供基于无线电与光学相结合的流星一体化探测装置，采用一体化设计，使得无线电和光学观测可以在一点进行，减少数据分析时不必要的麻烦，同时，光学无线电一点监测也可以使得光学和无线电监测的相互矫正变得更加方便快捷，精度更高。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供基于无线电与光学相结合的流星一体化探测装置，包括壳体、光学探测装置、无线电探测装置和迷你PC，所述壳体包括方形盒体以及设在方形盒体上的两个圆筒形外壳，所述的迷你PC置于方形盒体内，所述的光学探测装置包括光学相机、鱼眼镜头，所述的鱼眼镜头连接光学相机的镜头并置于其中一个圆筒形外壳，鱼眼镜头可以扩大监测范围，装有光学相机的圆筒形外壳的顶部安装有半球形玻璃罩，保证相机摄像头不被外界环境所破坏；所述的无线电探测装置包括天线、信号放大器和USB转接口，所述的信号放大器、USB转接口置于另一个圆筒形外壳内，所述的天线底端插设在圆筒形外壳内，所述的天线、信号放大器电性连接并通过USB转接口与迷你PC连接，由于区域政策的限制，我们采用地方电台发射的频率作为发射无线电信号装置，从而形成一套完整的发射接受装置，信号放大器作用就是把微小的信号经过放大之后，便于观察和分析数据；所述的光学相机通过USB转接口与迷你PC连接，所述迷你PC中内置有远程通信装置。
优选地，所述天线采用五单元八木天线，其包括一个反射器、一个有源振子和三个引向器，八木天线具有造价低，方向性强，高增益等优点。
优选地，为了减小接收数据的方向误差，将所述五单元八木天线与光学相机的镜头所指方向设置成相同。
优选地，为了保证其可以在野外等环境下正常工作，在所述的天线与圆筒形外壳的连接处设有防水垫圈，提高装置的防水性能。
本发明的有益效果在于：采用一体化设计，使得无线电和光学观测可以在一点进行，减少数据分析时不必要的麻烦，同时，光学无线电一点监测也可以使得光学和无线电监测的相互矫正变得更加方便快捷，精度更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于无线电与光学相结合的流星一体化探测装置的结构示意图。
附图标记说明：
1-迷你PC，2-方形盒体，3-圆筒形外壳，4-光学相机，5-鱼眼镜头，6-半球形玻璃罩，7-天线。
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。
如图1所示，基于无线电与光学相结合的流星一体化探测装置，包括壳体、光学探测装置、无线电探测装置和迷你PC 1，壳体包括方形盒体2以及设在方形盒体2上的两个圆筒形外壳3，迷你PC 1置于方形盒体2内，光学探测装置包括光学相机4、鱼眼镜头5，鱼眼镜头5连接光学相机4的镜头并置于其中一个圆筒形外壳3内，装有光学相机4的圆筒形外壳3的顶部安装有半球形玻璃罩6；无线电探测装置包括天线7、信号放大器和USB转接口，信号放大器、USB转接口置于另一个圆筒形外壳3内，天线7底端插设在圆筒形外壳3内，天线7与圆筒形外壳3的连接处设有防水垫圈，天线7、信号放大器电性连接并通过USB转接口与迷你PC 1连接，光学相机4通过USB转接口与迷你PC 1连接，迷你PC中内置有远程通信装置。
天线采用五单元八木天线，其包括一个反射器、一个有源振子和三个引向器，五单元八木天线与光学相机4的镜头所指方向相同。
该装置实施方法如下：
一.准备工作
1.分别将光学探测装置和无线电设备与壳体相连，将采集卡与光学探测装置相连，再将采集卡输出端和无线电设备的输出端与迷你pc相连。
2.在迷你pc中分别运行UFOHD2和SDRsharp，并且进行软件和硬件的连接、设置和测试，光学包括选择所使用的摄像头和分辨率，设置数据保存路径，设置日出日落时间，设置遮蔽区域，测试视频画面输出；无线电包括安装相关的驱动，设置数据保存路径，选择合适的监控频率，设置按键精灵的脚本，测试瀑布图画面输出。
二、前期测试阶段(10-15天)
利用已经搭建好的装置进行探测，首先我们在探测之前采用地毯式的方法对地方电台频率进行筛选，对80MHz-108MHz频率范围内的每个频率进行一段时间的探测，通过探测结果来判断其是否符合要求。其次也搜索需要某地区的频率，来进行探测。
在电台频率确定好之后，进入一段比较长的规律性探测时期，当在天线接受的天区范围内发生流星事件，通过其反射过来的电磁信号被天线装置接受，最终以电信号通过馈线进入PC端，经过一系列的转化机制，最终信号在无线电软件SDR中展现出来，用按键精灵编写的脚本进行周期性的截图，经过一天数据积累，进行远程操控以天为单位，把数据进行分类，以便日后进行数据分析和保留原始数据和以便日后进行数据分析。
同时运行两个软件，并且将天线和相机安置调整至同一天区方向，先打开UFO的监测，之后最小化UFO，打开SDRsharp，开始监测，再运行按键精灵的脚本，以实现同时选自动监测。夜晚同时运行光学和无线电，白天UFO会自动停止光学监测，只运行无线电监测设备。
如夜间有流星事件发生，UFO会将其捕获并且将视频和图片储存在保存好的路径，通过光学记录的事件时间在无线电数据的存储路径里寻找相同时间左右的图片数据对照即可找到无线电收到的流星事件信号的图像。如遇到疑似流星事件，光学由于是视频数据形式，在视频中就如肉眼观察倒的景象一样，因此很容易分辨，而在SDRsharp中，疑似流星事件在瀑布图中表现为亮色的长条锥形图案。前期测试阶段，通过光学监测的数据对照无线电监测数据，调试无线电监测的各个软件参数和监测频率。
三.常规长期监测阶段
1.经过前期监测阶段的测试，无线电的修正基本完成，之后将两设备固定死，并且将壳体固安装在指定位置，并且进行缝隙的防水处理，进行长期接收，此阶段可通过检索每天的光学数据，对照寻找无线电数据，以解决无线电数据繁杂的问题。
2.负责检索数据的人员每天指定时间(日落前半小时为宜，因为此时为白天中云雾较多的时间，无线电的监测受到的影响为一天中最大，可最大程度减少数据损失)停止监测，将光学和无线电数据上传到服务器，并且以日期来指定新的无线电数据保存路径，设置好后按(二-1)运行软件即可，并做好停止监测时间的记录。
3.对于白天，由于只有无线电监测的数据，因此前期可只当作流星事件数量记录；夜晚由于两种数据都有，因此可对于确定的流星事件可以进行光谱和波谱的分析，在数据积累到一定程度后，有一定经验后，也可对于白天的流星事件做一些相关的分析。
4.当有了数据的积累，在大量分析数据以后，可对流星的速度、方向及轨迹进行系统分析，便可确定流星大致范围的落地点。
实验整体概述：
本实验采用复合式结构设计，结合了光学设备的直观性以及无线电技术的准确性，让实验本身具有两种探测方法的优势，和缺陷互补。当流星体开始进入大气层时，与空气摩擦，产生热量，被光学设备接收到光学信号，同时流星体也与空气中的一些粒子进行电离，将从信号源传来的电磁信号反射进而让无线电探测设备接收。两者通过对同一流星体的探测，将数据对比分析，规划流星轨迹，再经过软件不断对数据的分析，做出最符合流星的运动轨迹，再把其做出的模型用于无线电探测的数据处理模型，可以让在光学设备无法更好工作的日间，无线电设备也能准确的工作，收集到更多关于流星体的数据。最终目标是为了通过对流星轨迹的探测，得到更多准确的数据，做出相吻合的轨迹模型，推断出流星可能降落的地点。
Claims (4)
1.基于无线电与光学相结合的流星一体化探测装置装置，其特征在于，包括壳体、光学探测装置、无线电探测装置和迷你PC，所述壳体包括方形盒体以及设在方形盒体上的两个圆筒形外壳，所述的迷你PC置于方形盒体内，所述的光学探测装置包括光学相机、鱼眼镜头罩，所述的鱼眼镜头连接光学相机的镜头并置于其中一个圆筒形外壳，装有光学相机的圆筒形外壳的顶部安装有半球形玻璃罩；所述的无线电探测装置包括天线、信号放大器和USB转接口，所述的信号放大器、USB转接口置于另一个圆筒形外壳内，所述的天线底端插设在圆筒形外壳内，所述的天线、信号放大器电性连接并通过USB转接口与迷你PC连接，所述的光学相机通过USB转接口与迷你PC连接，所述迷你PC中内置有远程通信装置。
2.如权利要求1所述的基于无线电与光学相结合的流星一体化探测装置，其特征在于，所述天线采用五单元八木天线，其包括一个反射器、一个有源振子和三个引向器。
3.如权利要求2所述的基于无线电与光学相结合的流星一体化探测装置，其特征在于，所述五单元八木天线与光学相机的镜头所指方向相同。
4.如权利要求2所述的基于无线电与光学相结合的流星一体化探测装置，其特征在于，所述的天线与圆筒形外壳的连接处设有防水垫圈。
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