CN204479775U - 一种新型云观探测系统 - Google Patents

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宋琪
王威
夏森
邓禹
陈坤
朱倩
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王宇航
罗诗旭
檀剑飞
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Abstract

本实用新型提出了一种新型云观探测系统，在现有的气球探空系统中增加微型图像采集模块，GPS模块及多种气象传感器，实时采集气球飞行过程中的图像(云等天气现象），温湿度、气压以及卫星定位信息等，用无线传输的方式发送到地面，地面接收机通过接收、解调等信息处理，得到图像和多种气象探测要素，从而实现了对云等天气现象的微观结构观测，为云物理和云动力研究以及气候模式和天气预报提供重要探测手段。

Description

一种新型云观探测系统
技术领域
本实用新型涉及天气现象领域，尤其涉及新型云观探测系统。
背景技术
    现有的云观测主要有三种形式，即地面观测,飞机观测和卫星观测，这些观测分别从云的不同方向进行观测，各有优势和不足。
地面云观测主要有雷达探测和可见光成像，雷达探测主要是通过云的电磁波（激光）的散射特性，来研究云的运动特性的。可见光成像主要是利用电荷耦合器件和数字成像技术，全天候记录云的变化特性。这些地面探测方式都不能近距离感知云的微观结构和运动特征。
飞机观测能够直观的感知云的微观结构，但难以分辨云的运动特性，其观测高度有限，实时性差，代价昂贵。
星载观测与地面观测类似，也用雷达探测和可见光成像，只是观测方向不同，即从高空向下观测，同样这些遥测探测方式都不能近距离感知云的微观结构和运动特征。
发明内容
为了克服现有的云观测技术不能近距离感知云的微观结构和运动特征以及实时性差和成本昂贵的不足, 本发明提供一种新型云观探测系统，该系统不仅能用图像直观的表现出云的各类特征，还能实时记录云所处位置的卫星定位信息和气象观测要素。
本实用新型提出的一种新型云观探测系统，包括：GPS模块，微型图像采集模块，温湿度传感器，气压传感器，嵌入式微处理器（MPU）控制板，天线，无线数据传输模块，电池组，外壳。
本实用新型提出的解决技术问题是：由地面控制系统和空中信标系统两个部分组成。地面控制系统完成对空中信标的跟踪、信号接收处理以及必要指令控制；空中信标完成传感器信息采集、运动轨迹定位和无线数据通讯功能。在空中信标系统嵌入式微处理器（MPU）控制板上，微型图像采集模块，GPS模块使用串口方式连接，温湿度传感器使用单总线方式连接，气压传感器使用IIC方式连接，无线数据模块使用SPI方式连接，主控板以及各模块安装在塑料外壳内，外壳开孔，微型图像采集模块镜头从孔中伸出，无线数据传输模块的天线从外壳底部伸出到壳外。在探空气球飞行过程中，空中信标系统通过图像采集模块实时采集气球运动过程中的图像(云等天气现象），温湿度传感器采集温湿度信息，气压传感器采集气压参数以及GPS模块采集卫星定位信息，用无线数据传输的方式发送到地面，地面接收机通过接收、解调等信息处理，得到图像和多种气象探测要素。
本实用新型的有益效果是：实现了对云等天气现象的微观结构观测和全面详尽的测量。即图像记录了云的微观结构，温湿度、气压和风速风向反应了云的形成环境和运动特性；卫星定位信息（经纬度、高度、时间）表明了云的时域和空域分布特性。这些观测和探测数据是现有探测手段无法得到的，而且系统结构简单，成本低，实时性强。
附图说明
图1是本实用新型的空中信标系统组成框图。
图2是本实用新型的地面控制系统组成框图。
图3是本实用新型的实施例的空中信标系统正视图。
图4是本实用新型的实施例的空中信标系统俯视图。
图中：1.GPS模块，2.微型图像采集模块，3.温湿度传感器，4.气压传感器，5.嵌入式微处理器（MPU）控制板，6.天线，7.无线数据传输模块，8.电池组，9.外壳。
具体实施方式
在图1中，微型图像采集模块，GPS模块，温湿度传感器，无线数据模块，气压传感器以及其他气象采集模块采用各自的接口方式连接在嵌入式微处理器（MPU）控制板上，将各自采集的信息交给MPU处理，MPU在完成对信息的处理之后将数据传给无线数据传输模块，后者对数据进行调制以后将数据发送出去，系统采用电池组供电。
在图3所示实施例中，GPS模块（1）固定在外壳（9）的顶部，外壳（9）上开孔，微型图像采集模块（2）镜头从孔中伸出，无线数据传输模块（7）安装在嵌入式微处理器（MPU）控制板（5）的背面，温湿度传感器（3）和气压传感器（4）安装在控制板的正面，控制板垂直安装在外壳（7）内部中央，天线（6）从外壳底部伸出到壳外，电池组（8）紧贴固定于外壳内壁。微型图像采集模块（2），GPS模块（1）使用串口方式，温湿度传感器（3）使用单总线方式，气压传感器（4）使用IIC方式，无线数据模块（7）使用SPI方式连接在控制板上，MPU配置无线数据传输模块的工作频率在435MHz，工作带宽在10MHz，速度是4.8Kbps，发射发射功率不小于18dbm，微型摄像头和GPS模块的串口波特率分别为115200和9600。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种新型云观探测系统，其特征是：由地面控制系统和空中信标系统两部分组成，空中信标系统是在现有的气球探空系统中增加微型图像采集模块，无线数据传输模块，GPS模块，温湿度传感器，气压传感器和其他气象传感器，并将这些模块连接在一块嵌入式微处理器(MPU)控制板上；地面控制系统由数据处理终端，室内接收机，室外接收天线组成。
2.根据权利要求1所述的新型云观探测系统，其特征是：在空中信标系统嵌入式微处理器(MPU)控制板上，微型图像采集模块，GPS模块使用串口方式连接，温湿度传感器使用单总线方式连接，气压传感器使用IIC方式连接，无线数据模块使用SPI方式连接，主控板以及微型图像采集模块，GPS模块，温湿度传感器，气压传感器，无线数据模块安装在塑料外壳内，外壳开孔，微型图像采集模块镜头从孔中伸出，无线数据传输模块的天线从外壳底部伸出到壳外。
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