CN117898156A - 基于无人机的人工天气干预系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及人工降雨技术领域，具体而言，涉及一种基于无人机的人工天气干预系统，包括：现场控制端，布置于待勘探云层区域下方地面上，用于观测待勘探云层区域的云层分布情况；无人机综合指挥端，配置于气象系统中，且通过云服务器与所述现场控制端连接，用于为现场控制端提供气象数据以辅助现场控制端完成云层勘探任务，进而为后期的云层冷却剂播撒方案提供对应的参考数据。在本发明中无人机综合指挥端的指挥人员不用跟着飞机到现场进行观测，直接在无人机综合指挥端上的显示模块中就可以观测到无人机的监控视频以及探测数据。

Description

基于无人机的人工天气干预系统

技术领域

本发明涉及人工降雨技术领域，具体而言，涉及一种基于无人机的人工天气干预系统。

背景技术

在原来的无人机作业中，人影指挥人员只能在现场和无人机地面指挥人员进行现场观测现场沟通，在没有气象数据的支撑情况下，无法准确的完成指令判断，只能根据人影指挥人员和无人机地面指挥人员的历史作业经验完成判断。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于无人机的人工天气干预系统，以改善上述问题。

为了实现上述目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

本申请实施例提供了一种基于无人机的人工天气干预系统，所述系统包括：

现场控制端，布置于待勘探云层区域下方地面上，包括无人机终端和地面指挥舱，用于观测待勘探云层区域的云层分布情况；无人机综合指挥端，配置于气象系统中，且通过云服务器与所述现场控制端连接，用于为现场控制端提供气象数据以辅助现场控制端完成云层勘探任务，进而为后期的云层冷却剂播撒方案提供对应的参考数据。

可选地，所述现场控制端中的无人机终端上设有视频采集模块和压缩编码模块，所述视频采集模块用于采集无人机所处环境的视频信号，所述压缩编码模块用于将压缩编码后的视频信号通过互联网或卫星通道进行实时传输。

可选地，所述无人机综合指挥端包括 解压缩解码模块，用于对接收到的视频信号进行解压缩解码。

可选地，无人机综合指挥端为现场控制端提供气象数据以辅助现场控制端完成云层勘探任务，进而为后期的云层冷却剂播撒方案提供对应的参考数据，包括：

无人机终端的载荷探测数据通过北斗传输至指定地面指挥舱，采集指定位置的视频信号，完成探测数据的实时解析，内容包括经纬度、海拔高度、航速、航向、温度和载荷设备探测数据；

根据经纬度和飞机高度实时剖析地面高程数据与雷达强度；

根据探测的温度、湿度、载荷设备数据完成催化潜力的计算，辅助观测人员进行作业播撒决策。

可选地，所述无人机终端和所述地面指挥舱上均设有单向网闸和网络设置，且无人机终端和地面指挥舱之间的数据为单向传输，由无人机终端向地面指挥舱发送对应的数据。

可选地，根据探测的温度、湿度、载荷设备数据完成催化潜力的计算，辅助观测人员进行作业播撒决策，包括：

获取云层探测数据，所述云层探测数据包括云层类型、高度、密度、温度和湿度；

基于云层类型、高度、密度、温度和湿度选择对应的冷却剂，所述冷却剂包括碘化银、氯化银、乙酸银和干冰；

基于对应的冷却剂和云层特征制定播撒时间、区域和密度，并根据播撒时间对应的气象数据修正播撒时间、区域和密度。

可选地，所述基于对应的冷却剂和云层特征制定播撒时间、区域和密度，并根据播撒时间对应的气象数据修正播撒时间、区域和密度，包括：

获取预定播撒时间和区域对应的模拟气象数据，所述模拟气象数据由气象系统提供；

调取模拟气象数据中的温度和湿度，并基于预定的冷却剂类型判定其蒸发速度，并基于所述蒸发速度、云层密度和风速模拟在第一时间段内的冷却效果趋势变化图；

基于冷却效果趋势变化图和预设的冷却效果阈值之间的差值修正冷却剂的播撒量和单位播撒浓度。

本发明的有益效果为：

本发明通过构建完整的基于无人机的人工天气干预系统，无人机综合指挥端的指挥人员不用跟着飞机到现场进行观测，直接在无人机综合指挥端上的显示模块中就可以观测到无人机的监控视频以及探测数据；

其次，由于无人机综合指挥端布置于气象内网，所有的气象数据均可结合探测数据进行展示分析，让人影指挥人员的决策变得更有科学性，还可以实时与地面的指挥人员完成沟通交流。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明实施例中所述的一种基于无人机的人工天气干预系统结构示意图。

图2是本发明实施例中所述的一种基于无人机的人工天气干预设备的框架示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号或字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1:

如图1所示，本实施例提供了一种基于无人机的人工天气干预系统，所述系统包括：

现场控制端，布置于待勘探云层区域下方地面上，包括无人机终端和地面指挥舱，用于观测待勘探云层区域的云层分布情况；

无人机综合指挥端，配置于气象系统中，且通过云服务器与所述现场控制端连接，用于为现场控制端提供气象数据以辅助现场控制端完成云层勘探任务，进而为后期的云层冷却剂播撒方案提供对应的参考数据。

在上述的一种基于无人机的人工天气干预系统中，本发明通过构建完整的基于无人机的人工天气干预系统，无人机综合指挥端的指挥人员不用跟着飞机到现场进行观测，直接在无人机综合指挥端上的显示模块中就可以观测到无人机的监控视频以及探测数据；

其次，由于无人机综合指挥端布置于气象内网，所有的气象数据均可结合探测数据进行展示分析，让人影指挥人员的决策变得更有科学性，还可以实时与地面的指挥人员完成沟通交流。

实施例2：

本实施例基于实施例1，现有的传统技术中，无人机视频实时传输存在成本高、信号干扰和延迟等问题，影响了传输的稳定性和可靠性。因此，在本实施例中，所述现场控制端中的无人机终端上设有视频采集模块和压缩编码模块，所述视频采集模块用于采集无人机所处环境的视频信号，所述压缩编码模块用于将压缩编码后的视频信号通过互联网或卫星通道进行实时传输，所述无人机综合指挥端包括解压缩解码模块，用于对接收到的视频信号进行解压缩解码，在本实施例中，采用先进的软件技术和高效的压缩算法，实现了无人机视频的实时传输和高质量的显示，提高了传输的稳定性和可靠性，降低了传输的成本和难度，同时，该工具还具有易于维护和使用等特点，可以广泛应用于各种航空领域。

视频压缩和解压技术JavaCV，提供了对OpenCV、FFmpeo等计算机视觉和多媒体处理库的封装。它可以用于视频压缩和解压缩，同时也支持其他多媒体处理操作。

若视频格式是RTMP，可以使用JavaCV和FFmpeg进行视频的压缩和解压操作。但在这种情况下，需要使用RTMP协议来处理视频流。

以下是一个基于JavaCV和FFmpeg的RTMP视频压缩和解压代码片段：

import org.bytedeco.ffmpeg.global.avcodec;

import org.bytedeco.ffmpeg.global.avformat;

import org.bytedeco.ffmpeg.global.avutil;

import org.bytedeco.javacv.*;

public class RTMPCompressionExample {

public static void main(String[] args) {

FFmpegFrameGrabber grabber = new FFmpegFrameGrabber("rtmp://url"); // RTMP流地址

FFmpegFrameRecorder recorder = new FFmpegFrameRecorder("output.mp4", avcodec.AV_CODEC_ID_H264); // 输出压缩后的视频文件路径及编码方式

try {

grabber.setOption("rtmp_transport", "tcp"); // 设置RTMP传输方式

grabber.start();

recorder.setFormat("mp4"); // 设置输出格式

recorder.setFrameRate(grabber.getFrameRate());

recorder.setVideoQuality(0); // 设置视频质量，0为最高质量

recorder.start();

Frame frame;

while ((frame = grabber.grabFrame()) != null) {

recorder.record(frame);

grabber.stop();

recorder.stop();

} catch (FrameGrabber.Exception | FrameRecorder.Exception e) {

e.printStackTrace();

上述代码中，我们创建了一个`FFmpegFrameGrabber`对象来读取RTMP流，然后使用`FFmpegFrameRecorder`创建一个新的视频文件，并指定视频编码方式（这里使用H.264编码）。使用`setOption()`方法设置RTMP传输方式为TCP，确保RTMP流能够正常传输。

通过`grabber.grabFrame()`读取RTMP流的每一帧，然后通过`recorder.record(frame)`将帧写入新的视频文件中。最后，关闭输入输出流对象，完成RTMP视频的压缩和解压操作。

确保正确配置JavaCV库和相关依赖后，可根据实际需求修改RTMP流地址和输出文件的路径，以及设置其他参数。

实施例3：

本实施例基于实施例2，用于进一步详细阐述无人机综合指挥端为现场控制端提供气象数据以辅助现场控制端完成云层勘探任务，进而为后期的云层冷却剂播撒方案提供对应的参考数据的具体实现方式：

步骤S100、无人机终端的载荷探测数据通过北斗传输至指定地面指挥舱，采集指定位置的视频信号，完成探测数据的实时解析，内容包括经纬度、海拔高度、航速、航向、温度和载荷设备探测数据；

步骤S200、根据经纬度和飞机高度实时剖析地面高程数据与雷达强度；

步骤S300、根据探测的温度、湿度、载荷设备数据完成催化潜力的计算，辅助观测人员进行作业播撒决策；

其次，应当说明的所述无人机终端和所述地面指挥舱上均设有单向网闸和网络设置，且无人机终端和地面指挥舱之间的数据为单向传输，由无人机终端向地面指挥舱发送对应的数据。

其次，在步骤S300中所述的根据探测的温度、湿度、载荷设备数据完成催化潜力的计算，辅助观测人员进行作业播撒决策的具体实现方式为：

步骤S310、获取云层探测数据，所述云层探测数据包括云层类型、高度、密度、温度和湿度；

步骤S320、基于云层类型、高度、密度、温度和湿度选择对应的冷却剂，所述冷却剂包括碘化银、氯化银、乙酸银和干冰；

步骤S330、基于对应的冷却剂和云层特征制定播撒时间、区域和密度，并根据播撒时间对应的气象数据修正播撒时间、区域和密度。

其次，在步骤S330中基于对应的冷却剂和云层特征制定播撒时间、区域和密度，并根据播撒时间对应的气象数据修正播撒时间、区域和密度的具体实现方式为：

步骤S331、获取预定播撒时间和区域对应的模拟气象数据，所述模拟气象数据由气象系统提供；

步骤S332、调取模拟气象数据中的温度和湿度，并基于预定的冷却剂类型判定其蒸发速度，并基于所述蒸发速度、云层密度和风速模拟在第一时间段内的冷却效果趋势变化图；

步骤S333、基于冷却效果趋势变化图和预设的冷却效果阈值之间的差值修正冷却剂的播撒量和单位播撒浓度。

实施例4:

相应于上面的系统实施例，本公开实施例还提供了一种基于无人机的人工天气干预设备，下文描述的一种基于无人机的人工天气干预设备与上文描述的一种基于无人机的人工天气干预系统可相互对应参照。

图2是根据一示例性实施例示出的一种基于无人机的人工天气干预设备800的框图。如图2所示，该电子设备800可以包括：处理器801，存储器802。该电子设备800还可以包括多媒体组件803，I/O接口804，以及通信组件805中的一者或多者。

其中，处理器801用于控制该电子设备800的整体操作，以完成上述的基于无人机的人工天气干预系统中的全部或部分步骤。存储器802用于存储各种类型的数据以支持在该电子设备800的操作，这些数据例如可以包括用于在该电子设备800上操作的任何应用程序或系统的指令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器802可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件803可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器802或通过通信组件805发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口804为处理器801和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件805用于该电子设备800与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(NearFieldCommunication，简称NFC)，2G、3G或4G，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件805可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块。

在一示例性实施例中，电子设备800可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal ProcessingDevice，简称DSPD)、可编程逻辑器件(ProgrammableLogic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的基于无人机的人工天气干预系统。

在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的基于无人机的人工天气干预系统的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器802，上述程序指令可由电子设备800的处理器801执行以完成上述的基于无人机的人工天气干预系统。

实施例5:

相应于上面的系统实施例，本公开实施例还提供了一种可读存储介质，下文描述的一种可读存储介质与上文描述的一种基于无人机的人工天气干预系统可相互对应参照。

一种可读存储介质，可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述系统实施例的基于无人机的人工天气干预系统的步骤。

该可读存储介质具体可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的可读存储介质。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于无人机的人工天气干预系统，其特征在于，所述系统包括：

现场控制端，布置于待勘探云层区域下方地面上，包括无人机终端和地面指挥舱，用于观测待勘探云层区域的云层分布情况；

无人机综合指挥端，配置于气象系统中，且通过云服务器与所述现场控制端连接，用于为现场控制端提供气象数据以辅助现场控制端完成云层勘探任务，进而为后期的云层冷却剂播撒方案提供对应的参考数据。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的人工天气干预系统，其特征在于，所述现场控制端中的无人机终端上设有视频采集模块和压缩编码模块，所述视频采集模块用于采集无人机所处环境的视频信号，所述压缩编码模块用于将压缩编码后的视频信号通过互联网或卫星通道进行实时传输。

3.根据权利要求1所述的基于无人机的人工天气干预系统，其特征在于，所述无人机综合指挥端包括解压缩解码模块，用于对接收到的视频信号进行解压缩解码。

4.根据权利要求1所述的基于无人机的人工天气干预系统，其特征在于，无人机综合指挥端为现场控制端提供气象数据以辅助现场控制端完成云层勘探任务，进而为后期的云层冷却剂播撒方案提供对应的参考数据，包括：

无人机终端的载荷探测数据通过北斗传输至指定地面指挥舱，采集指定位置的视频信号，完成探测数据的实时解析，内容包括经纬度、海拔高度、航速、航向、温度和载荷设备探测数据；

根据经纬度和飞机高度实时剖析地面高程数据与雷达强度；

根据探测的温度、湿度、载荷设备数据完成催化潜力的计算，辅助观测人员进行作业播撒决策。

5.根据权利要求1所述的基于无人机的人工天气干预系统，其特征在于，所述无人机终端和所述地面指挥舱上均设有单向网闸和网络设置，且无人机终端和地面指挥舱之间的数据为单向传输，由无人机终端向地面指挥舱发送对应的数据。

6.根据权利要求1所述的基于无人机的人工天气干预系统，其特征在于，根据探测的温度、湿度、载荷设备数据完成催化潜力的计算，辅助观测人员进行作业播撒决策，包括：

获取云层探测数据，所述云层探测数据包括云层类型、高度、密度、温度和湿度；

基于云层类型、高度、密度、温度和湿度选择对应的冷却剂，所述冷却剂包括碘化银、氯化银、乙酸银和干冰；

基于对应的冷却剂和云层特征制定播撒时间、区域和密度，并根据播撒时间对应的气象数据修正播撒时间、区域和密度。

7.根据权利要求6所述的基于无人机的人工天气干预系统，其特征在于，所述基于对应的冷却剂和云层特征制定播撒时间、区域和密度，并根据播撒时间对应的气象数据修正播撒时间、区域和密度，包括：

获取预定播撒时间和区域对应的模拟气象数据，所述模拟气象数据由气象系统提供；

调取模拟气象数据中的温度和湿度，并基于预定的冷却剂类型判定其蒸发速度，并基于所述蒸发速度、云层密度和风速模拟在第一时间段内的冷却效果趋势变化图；

基于冷却效果趋势变化图和预设的冷却效果阈值之间的差值修正冷却剂的播撒量和单位播撒浓度。