CN207249145U - 一种下投式探空仪高空气球搭载平台系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种下投式探空仪高空气球搭载平台系统，涉及到高空科学气球、大气探测技术、GPS应用技术、卫星通信技术和无线电技术领域。所述的下投式探空仪高空气球搭载平台系统，包括高空气球，高空气球的球体上部连接充气管，下部连接排气管，高空气球中充有氦气或者氢气，高空气球下方系由主缆绳，主缆绳上设置一主缆切割器，主缆切割器下方的主缆绳上悬挂有降落伞，降落伞上下方悬挂有气象传感器，仪器舱，所述的仪器舱，由舱体、下投式GPS探空仪、卫星通讯模块及天线、抛砂舱、下投舱、探空仪无线传输通讯模块组成。本实用新型可以探测海域、山区、沙漠等较为危险的无人区域上空的大气状况，同时可以提高气象探测位置的准确性。

Description

一种下投式探空仪高空气球搭载平台系统

技术领域

本实用新型提供一种下投式探空仪高空气球搭载平台系统，涉及到高空科学气球、大气探测技术、GPS应用技术、卫星通信技术和无线电技术领域。

背景技术

目前气象探测一般采用在地面释放挂载传感器的探空气球，用雷达跟踪并接收传感器回传的无线数据信号，从而采集到释放点当地的大气基本参数垂直分布情况的方法。但此方法所用的气球随风飘行，要探测某点相对较高海拔的大气参数无法实现。而且由于雷达的接收距离有限，无法探测海域、山区、沙漠等较为危险的无人区域上空的大气状况。当前虽然有平流层高空科学气球，但此类气球挂载能力一般，自身的对周围环境的探测能力不足，在下投探空仪时无法保证周围有一个稳定的气象环境，导致下投的探空仪可能会偏离预计探测位置，无法保证采集到预计位置的气象数据。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种下投式探空仪高空气球搭载平台系统，以解决上述背景技术中提出的传统的探空仪无法探测海域、山区、沙漠等较为危险的无人区域上空的大气状况以及传统探空仪探测位置不难以精确的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种下投式探空仪高空气球搭载平台系统，包括高空气球，高空气球的球体上部连接充气管，下部连接排气管，高空气球中充有氦气或者氢气，高空气球下方系由主缆绳，主揽绳上设置一主缆切割器，主缆切割器下方的主缆绳上悬挂有降落伞，降落伞上下方悬挂有气象传感器，仪器舱，所述的仪器舱，由舱体、下投式GPS探空仪、卫星通讯模块及天线、抛砂舱、下投舱、探空仪无线传输通讯模块组成。

优选的，所述的高空气球为零压式高空气球，高空气球的容积为5000立方米，所述的高空气球球体采用抗低温高强度聚乙烯塑料薄膜经热压焊接制成，高空气球上还搭载有数据传输机。

优选的，所述的抛砂舱的下端还设置有出沙口控制阀，所述的出沙口控制阀至少有两个。

优选的，所述的下投式GPS探空仪集成有气象参数传感器、数据采集微控制器、GPS模块、无线传输模块以及电源等组成，所述的气象参数传感器用于实时监测周围大气环境的基本数据，将采集的数据传输给仪器舱内的卫星通讯仪器。

优选的，所述下投式GPS探空仪的外部包有泡沫保温材料，外形为椭圆流线体，上部连接有小降落伞，下投式GPS探空仪的舱体采用保温性能好、有一定强度、自重轻便的聚苯乙烯发泡材料切割制成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型所提供的下投式探空仪高空气球搭载平台系统，采用零压式高空气球，可以按照事前设定的高度在大气平流层平飞，并可利用不同高度风向不同的实际情况，采用抛砂排气等手段，控制气球飘到预定区域，再下投探空仪，探测该区域大气温度、湿度、压力和风向风速等基本参数的垂直廓线；此外，本实用新型还采取了卫星中继通信技术，理论上可以探测地球上任何区域的大气状况。

附图说明

图1为本实用新型的下投式探空仪高空气球搭载平台系统结构示意图；

图2为本实用新型的仪器舱结构示意图。

图中：1、高空气球，2、主缆切割器，3、降落伞，4、气象传感器，5、仪器舱，6、下投式GPS探空仪，7、卫星通讯模块及天线，8、抛砂舱，9、下投舱，10、探空仪无线传输通讯模块，11、出沙口控制阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种下投式探空仪高空气球搭载平台系统，包括高空气球1，高空气球1的球体上部连接充气管，下部连接排气管，高空气球中充有氦气或者氢气，高空气球下方系由主缆绳，主揽绳上设置一主缆切割器2，主缆切割器2下方的主缆绳上悬挂有降落伞3，降落伞3上下方悬挂有气象传感器4，仪器舱5，所述的仪器舱5，由舱体、下投式GPS探空仪6、卫星通讯模块及天线7、抛砂舱8、下投舱9、探空仪无线传输通讯模块10组成。所述的高空气球1为零压式高空气球，高空气球1的容积为5000立方米，所述的高空气球1球体采用抗低温高强度聚乙烯塑料薄膜经热压焊接制成，高空气球1上还搭载有数据传输机。所述的抛砂舱8的下端还设置有出沙口控制阀11，所述的出沙口控制阀11至少有两个。所述的下投式GPS探空仪6集成有气象参数传感器、数据采集微控制器、GPS模块、无线传输模块以及电源等组成，所述的气象参数传感器用于实时监测周围大气环境的基本数据，将采集的数据传输给仪器舱内的卫星通讯仪器。所述下投式GPS探空仪6的外部包有泡沫保温材料，外形为椭圆流线体，上部连接有小降落伞，下投式GPS探空仪6的舱体采用保温性能好、有一定强度、自重轻便的聚苯乙烯发泡材料切割制成。

工作原理：气球升空后，随着高度不断增加，浮升气逐渐膨胀，直至达到设计体积胀饱后，多余的气体从排气管排出，保持气球内外气压基本相等，压差为零，所以称为零压式气球。由于气球升空高空和其体积、总重量(包括自重与载重)、浮升气体种类有着固定关系，所以通过控制这些参数，就可以控制气球达到预定高度。采用引导球事先测出气球轨迹，通过选择合适的气球发放位置，并利用抛砂排气等手段控制气球高度，就可以使气球到达预先设定的区域，下投探空仪。下投时，首先由地面观测站观测对平台系统上的气象传感器收集的高空气球周围大气环境数据进行分析，确定仪器周围大气环境数据符合下投气象传感器后，经互联网向卫星地面站送出打开下投舱的遥控指定，卫星地面站收到指定代码经卫星中继后传送到气球仪器舱。舱内的卫星通讯模块收到代码后，控制下投舱舱门打开将下投式GPS探空仪弹出，探空仪GPS模块搜索卫星，探空仪内的数据传输模块每秒1次向仪器舱内的探空仪无线数据通讯模块发送探空数据。数据通讯模块接到数据后，通过卫星中继，将数据传到卫星地面站，再经互联网将数据传到地面观测站。待地面观测站确认探空仪GPS模块定位后，再发出下投控制指令，经过此类步骤的数据通信后，控制下投切割器动作，切断系绳，将下投式GPS探空仪投下。下投后，温度、湿度和大气压力传感器直接采集大气中的数据，小降落伞张开，带着探空仪以设计速度下降。GPS模块实时对探空仪进行定位，通过不同时段的位置差分可以得到风向与风速数据。传感器实时探测温湿压等大气参数，通过微处理器处理得到相关数据。探空仪内的无线数传输模块把探测数据发回仪器舱，由仪器舱的卫星通信模块将数据通过卫星中继传回到卫星地面站，再通过互联网传送到地面观测站。待探空仪全部下投后，根据需要，地面观测站在恰当的时间发出切割仪器舱指令，主缆绳切割器动作，切断主缆绳，降落伞与气球分离，带着仪器舱降落到地面。并根据仪器舱的GPS模块定位后通过卫星中继发送给地面站，引导回收人员回收仪器舱。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之。

Claims (5)

1.一种下投式探空仪高空气球搭载平台系统，包括高空气球，高空气球(1)的球体上部连接充气管，下部连接排气管，高空气球中充有氦气或者氢气，高空气球下方系由主缆绳，主缆绳上设置一主缆切割器(2)，主缆切割器下方的主缆绳上悬挂有降落伞(3)，降落伞上下方悬挂有气象传感器(4)，仪器舱(5)，所述的仪器舱(5)，由舱体、下投式GPS探空仪(6)、卫星通讯模块及天线(7)、抛砂舱(8)、下投舱(9)、探空仪无线传输通讯模块(10)组成。

2.根据权利要求1所述的一种下投式探空仪高空气球搭载平台系统，其特征在于：所述的高空气球(1)为零压式高空气球，高空气球(1)的容积为5000立方米，所述的高空气球(1)球体采用抗低温高强度聚乙烯塑料薄膜经热压焊接制成，高空气球上还搭载有数据传输机。

3.根据权利要求1所述的一种下投式探空仪高空气球搭载平台系统，其特征在于：所述的抛砂舱(8)的下端还设置有出沙口控制阀(11)，所述的出沙口控制阀(11)至少有两个。

4.根据权利要求1所述的一种下投式探空仪高空气球搭载平台系统，其特征在于：所述的下投式GPS探空仪(6)集成有气象参数传感器、数据采集微控制器、GPS模块、无线传输模块以及电源组成，所述的气象参数传感器用于实时监测周围大气环境的基本数据，将采集的数据传输给仪器舱内的卫星通讯仪器。

5.根据权利要求1或4任一所述的一种下投式探空仪高空气球搭载平台系统，其特征在于：所述下投式GPS探空仪(6)的外部包有泡沫保温材料，外形为椭圆流线体，上部连接有小降落伞，下投式GPS探空仪的舱体采用保温性能好、有一定强度、自重轻便的聚苯乙烯发泡材料切割制成。