CN212556780U - 一种大气气象光谱探测无人机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种大气气象光谱探测无人机系统，包括无人机主体、防水控制机箱、辐射传感器、供电装置、数据采集器，所述防水控制机箱固定在无人机主体上，内部安装有供电装置、数据采集器，所述辐射传感器安装在无人机主体上，并通过数据线与数据采集器相连接。所述大气气象光谱探测无人机系统使用时，通过在科考船上放飞无人机，将无人机飞到需要观测的区域上空进行观测并将数据传回，而观测者不必到达现场。

Description

一种大气气象光谱探测无人机系统

技术领域

本实用新型涉及一种探测无人机，尤其是涉及一种大气气象光谱探测无人机系统。

背景技术

海表太阳辐射对于全球气候变化，海洋生态平衡维持有着决定性的影响，对其进行原位监测意义重大。由于在海洋中的客观条件限制，以往的观测多依赖1)海基铁塔观测系统，2)海洋浮标观测系统，3)科考船观测系统。前两者的成本均很高，需要较高的人力、物力维护，且只能简直固定点的太阳辐射。而在观测精度上来说，后两种观测系统受船体影响较大，测量值无法精准的反应海洋性质，尤其对一些关键变量如海表净辐射通量，反照率等。在科考船上架设使用时候则由于支架长度的限制，仪器架设的离船较近，测量时船体对辐射表有较大影响。近年来我国海洋科考活动逐渐频繁，如果能发展较为可靠的海气界面气象观测技术，会极大提高海洋气象观测数据的精度和可靠性。

实用新型内容

本实用新型提供了一种大气气象光谱探测无人机系统，解决了传统海洋辐射监测的高成本、高维护费用、测量点固定、建设周期长的缺点，通过与科考船搭配使用，可以在典型海域进行目前最为客观的海表辐射观测，极大提高科考船的气象观测能力。其技术方案如下所述：

一种大气气象光谱探测无人机系统，包括无人机主体、防水控制机箱、辐射传感器、供电装置、数据采集器，所述防水控制机箱固定在无人机主体上，内部安装有供电装置、数据采集器，所述辐射传感器安装在无人机主体上，并通过数据线与数据采集器相连接。

所述无人机主体采用大疆M600 Pro型号的六旋翼无人机装置。

所述防水控制机箱固定安装在无人机主体下方。

所述辐射传感器分为上下两组，每组都设置有短波辐射传感器和长波辐射传感器。

所述下组辐射传感器安装在防水控制机箱的下方。

所述无人机主体还安装有空气温湿度传感器，所述空气温湿度传感器通过数据线与数据采集器相连接。

所述供电装置采用可充电锂电池，其充电接口位于防水控制机箱的箱体表面。

所述数据采集器设置有存储装置，其数据接口位于防水控制机箱的箱体表面。

所述长波辐射传感器的精度达到0.12mv/W.㎡，短波辐射传感器精度达到0.15mv/W.㎡。

所述防水控制机箱通过碳纤维支撑架固定在无人机主体上。

所述大气气象光谱探测无人机系统使用时，通过在科考船上放飞无人机，将无人机飞到需要观测的区域上空进行观测并将数据传回，而观测者不必到达现场。

与传统的辐射监测系统相比，大气气象光谱探测无人机系统最大的优势在于其便携性和机动性。在测试中，通过人工操控无人机，可以远离船体测量，避免传统测量时船体或浮标等物体对辐射的干扰，以及前往人无法或比较难到达的区域进行测量，最大可以距船3km，为测量提供新思路。当然本实用新型也可以应用在陆地如峡谷，悬崖等难以到达的地区进行科研测量，前景十分广阔。

附图说明

图1是所述大气气象光谱探测无人机系统的结构示意图；

图2是所述大气气象光谱探测无人机系统的侧面示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，所述大气气象光谱探测无人机系统，包括无人机主体1、防水控制机箱5、辐射传感器、供电装置、数据采集器，所述供电装置、数据采集器安装在防水控制机箱5内，所述防水控制机箱5通过碳纤维支撑架固定在无人机主体1上，所述无人机主体1上下两端都安装有辐射传感器，所述辐射传感器通过数据线与数据采集器相连接。

所述无人机主体1采用M600 Pro型号的六旋翼无人机装置，其最大飞行时间可达40min(无载重)，载重可达6Kg，最大通信距离3.5Km。

所述无人机主体1作为搭载主体，负责将无人机系统平稳的移动到要观测区域的上方。其设置有控制机体、沿控制机体的周围均匀布置的六组旋翼 2、位于控制机体下端的机体支架3，以及支架底部的水平架10。

在控制机体的底部设置有碳纤维材质的下支撑架4，所述下支撑架4的下方固定连接有防水控制机箱5，在防水控制机箱5的下方设置有两个辐射传感器，分别是第一短波辐射表6和第一长波辐射表7。

在控制机体的顶部设置有碳纤维材质的上支撑架，所述上支撑架的顶部设置有两个辐射传感器，分别是第二短波辐射表8和第二长波辐射表9。

这样，通过在无人机主体1的顶部和底部设计支架，将4个辐射传感器分别安装在无人机的上方和下方，分别每隔3S测量太阳短波辐射、天空长波辐射、海面发射短波辐射、海洋长波辐射，并将辐射信号转化为电压信号。长波辐射传感器的精度达到0.12mv/W.㎡，短波辐射传感器精度达到 0.15mv/W.㎡。

此外，在无人机主体1的下方还可以安装一个空气温湿度传感器，能够实时测量空气温度、相对湿度并转化为电压信号。空气温湿度传感器测量空气温度的精度达到±0.1℃、相对湿度精度为0.8％。

上支撑架和下支撑架均为碳纤维结构，重量轻强度大，适合野外使用。

安装在防水控制箱5中的数据采集器能够实时测量这些电压信号，并经行数据处理得到辐射值，此外还能计算处出海洋接收的净辐射值和海洋的反照率，每分钟存储一次数据的平均值。

所述数据采集器采用单片机、ARM处理器或其他数据处理器，其连接有存储装置和数据接口，所述存储装置采用FLASH存储器，并通过数据接口进行数据的读取。

操作者可以使用电脑通过数据线连接数据采集器来获取测量的数据。所述旋翼2、机体支架3使得无人机在飞行过程中完全不会遮挡到辐射传感器的接收窗口，测量准确可靠。

由于选用的4个辐射传感器并不需要外部供电，空气温湿度传感器功耗为24mA/12V，数据采集器功耗为120mA/12V，因此选用2500mA/12V的可充电锂电池作为数据采集器的供电装置，电池重量小于100g。

防水控制机箱5用来安装和保护数据采集器和锂电池，辐射传感器和空气温湿度传感器的接线也在防水盒中进行，通过在防水盒上开孔并做防水处理，将数据采集器的数据接口和电池充电接口等外置到防水盒上，这样可以方便进行数据采集和电池充电等工作。

本实用新型与传统的辐射监测系统相比，机载辐射系统最大的优势在于其便携性和机动性。在不需要进行长期连续观测的地区，使用机载辐射观测系统能够极大的节省成本。在配合科考船进行气象观测时候，使用大气气象光谱探测无人机系统相比之前的传统的系统能够对更大的观测区域进行观测，测量也更精准。进一步的，可以使用各种型号的无人机，固定翼、螺旋翼无人机都可以进行搭载。其他气象传感器也都可以搭载到无人机上进行挂测，如风速风向传感器、空气温湿度传感器、大气压传感器等。

Claims (10)

1.一种大气气象光谱探测无人机系统，其特征在于：包括无人机主体、防水控制机箱、辐射传感器、供电装置、数据采集器，所述防水控制机箱固定在无人机主体上，内部安装有供电装置、数据采集器，所述辐射传感器安装在无人机主体上，并通过数据线与数据采集器相连接。

2.根据权利要求1所述的大气气象光谱探测无人机系统，其特征在于：所述无人机主体采用M600 Pro型号的六旋翼无人机装置。

3.根据权利要求1所述的大气气象光谱探测无人机系统，其特征在于：所述防水控制机箱固定安装在无人机主体下方。

4.根据权利要求1所述的大气气象光谱探测无人机系统，其特征在于：所述辐射传感器分为上下两组，每组都设置有短波辐射传感器和长波辐射传感器。

5.根据权利要求4所述的大气气象光谱探测无人机系统，其特征在于：所述下组辐射传感器安装在防水控制机箱的下方。

6.根据权利要求1所述的大气气象光谱探测无人机系统，其特征在于：所述无人机主体还安装有空气温湿度传感器，所述空气温湿度传感器通过数据线与数据采集器相连接。

7.根据权利要求1所述的大气气象光谱探测无人机系统，其特征在于：所述供电装置采用可充电锂电池，其充电接口位于防水控制机箱的箱体表面。

8.根据权利要求1所述的大气气象光谱探测无人机系统，其特征在于：所述数据采集器设置有存储装置，其数据接口位于防水控制机箱的箱体表面。

9.根据权利要求4所述的大气气象光谱探测无人机系统，其特征在于：所述长波辐射传感器的精度达到0.12mv/W.㎡，短波辐射传感器精度达到0.15mv/W.㎡。

10.根据权利要求1所述的大气气象光谱探测无人机系统，其特征在于：所述防水控制机箱通过碳纤维支撑架固定在无人机主体上。

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