[实用新型]多气象要素观测无人机

说明书

技术领域

本实用新型涉及无人机应用技术，尤其涉及一种多气象要素观测无人机。

背景技术

在国内，大规模的城市气象观测和试验主要集中在2000年后，2001-2003年北京开展的大气边界层动力、热力、化学综合观测试验，获取了北京城市大气动力和大气化学三维结构特征(徐祥德，2005);南京市城市边界层观测与我国东部大规模城市化的气候效应及对策研究在长三角城市群区，针对地表物理特性、陆面过程、大气污染等开展了多过程的协同强化观测试验（刘红年等，2008）。目前国内外城市气象观测和实验主要是围绕城市边界层进行研究，而城市冠层观测试验采用的是传统气象观测手段，如激光雷达、风廓线雷达、微波辐射计、涡动相关仪等，设备费用昂贵，且城市观测选址租金高，难以实现大规模、高空间分辨率、精细化的城市气象观测。

在国内，马舒庆成功利用微型无人驾驶飞机进行气象探空试验（马舒庆等，1998）。2005年，军用TF-1无人机气象探测系统先后完成了原理验证飞行试验、校对飞行试验、100~1500Km飞行试验，海上气象探测飞行试验（沈怀荣，2008）。国际上，美国国家航空航天局与哥斯达黎加合作，开展热带云系生成过程研究，美国海洋大气局大西洋气象实验室用气象无人机对奥费利娅飓风进行了长时间的观测飞行。虽然无人机气象探测技术逐步成熟，但目前仅用于沙漠、山区、海洋等区域进行气象探测。对于城市冠层等用传统手段难以规模化的获取气象数据，在测量气象参数时，使用旋翼无人机气象探测更节约、更经济，具有使用机动灵活特点，更加适用于城市垂直范围空间气象观测。

实用新型内容

有鉴于此，有必要针对目前城市热环境逐步恶化问题，提供一种多气象要素观测无人机。该无人机包括实现数据采集和解析的气象数据采集系统、飞行器、地面站和数据储存展示系统，所述的气象数据采集系统与飞行器通信连接，飞行器与地面站通信连接，数据储存展示系统置于地面站内，存储和展示各类数据及结果。

作为优选，所述的气象数据采集系统包括机载微型气象自动站、空气颗粒物浓度设备和数据采集板。

作为优选， 所述的数据采集板包括数据处理芯片、数据回传接口、数据读取接口、电源模块和电压检测模块，所述的数据处理芯片通过所述的数据读取接口读取气象自动站和空气颗粒物浓度传感器的数据，数据解析后，通过所述的数据回传接口回传数据，同时电压检测模块实现电压检测，实时显示飞行器电压。

作为优选， 所述的数据处理芯片包括STM32F103RCT6单片机。

作为优选， 所述的数据读取接口使用RS-485和RS-232接口进行通讯。

作为优选， 所述的电源模块包括TPS54560、TPS54260、AMS1117-3.3芯片，提供不同的工作电压。

作为优选，所述的飞行器包括无人机系统。

作为优选， 所述的无人机系统包括飞行器本体、机架、飞行控制器、电池。

作为优选， 所述的地面站包括遥控器、PC客户端或者手机客户端。

作为优选， 所述的数据储存展示系统包括安卓版和PC版。

本实用新型的有益效果：

率先在国内研制出微小型无人机气象观测平台，采用微小型无人机飞控技术、超声波测风技术、温湿度传感技术相结合开发可应用于城市冠层气象观测和地表热环境精细化研究的新型气象观测平台。

多气象要素观测无人机可推广至全国其他进行城市冠层气象观测，对于完善中小尺度、特别是小尺度天气系统的监测，为大城市精细化气象预报服务提供更好的支撑。在开展大气污染物与低空气象要素垂直结构及其时空演变的研究，城市热岛效应、城市内涝分析等方面提供第一手资料，具有广泛的应用推广前景。

附图说明

图1一种多气象要素观测无人机系统框架图；

图2数据采集板连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的多气象要素观测无人机系统做进一步的说明。

多气象要素观测无人机系统的系统包括气象数据采集系统、飞行器、地面站和数据储存展示系统。

1、气象数据采集系统

包括机载微型气象自动站、空气颗粒物浓度设备和数据采集板。通过数据采集板与机载微型气象自动站、空气颗粒物浓度设备的传感器的连接完成数据采集和解析任务，并发送到飞行器。

2、飞行器

主要包括无人机系统，具备包括飞行器本体，包括机架、飞行控制器、电池等。

3、地面站