[发明专利]一种大气辐射空间结构探测系统

说明书

本发明公开了一种大气辐射空间结构探测系统，包括无人机、第一云台、第二云台、第一辐射传感器、第二辐射传感器、数据采集器和电池，第一云台和第二云台分别安装在无人机中心位置的上表面和下表面，云台载荷安装面分别朝向天空和地面；第一辐射传感器安装在第一云台载荷安装面上，第二辐射传感器安装在第二云台载荷安装面上；第一辐射传感器和第二辐射传感器分别通过数据电缆与数据采集器连接；电池向第一云台、第二云台、第一辐射传感器、第二辐射传感器和数据采集器提供电源。本发明提供的大气辐射空间结构探测系统成本低，可以覆盖整个边界层，可以在任意位置开展观测，有利于开展大气辐射特征空间结构的观测。

技术领域

本发明涉及气象观测技术领域，特别涉及一种大气辐射空间结构探测系统。

背景技术

大气科学研究中的大气辐射是指地气系统接收和发射的短波(紫外和可见光波段)和长波辐射(红外波段)。距离地面高度不同，由于大气光学厚度的不同，其辐射特征也不相同，辐射的垂直分布决定了不同高度大气辐射能量收支。当地表状态不均匀时，地表反射的短波和发射的长波呈现明显的非均匀性。当天空分部一定量的云时，受到云的遮挡，到达地面的太阳辐射出现不均匀，使得均匀地表反射的短波和发射的长波出现非均匀性。在沙尘或重污染天气，沙尘和污染物改变了大气边界层不同高度大气辐射吸收的特征，从而改变了大气辐射能量收支特征。因此，研究大气辐射特征空间结构，对大气边界层中大气能量收支、大气环境过程研究非常重要。目前，大气辐射空间结构研究十分缺乏，同时缺乏相关的探测手段。

大气辐射是气象观测的重要内容。目前大气辐射观测分为地面观测和卫星观测。地面观测主要内容为向下短波辐射、向上短波辐射、向下长波辐射、向上长波辐射，太阳直射辐射，天空散射辐射等，并由此计算获得总辐射、净辐射、反照率等。卫星观测主要观测内容为太阳辐射，地球(地表和云顶)反射辐射，地球(地表和云顶)红外辐射。

由于目前大气辐射空间结构研究十分缺乏，相关探测手段研究同样非常缺乏。一些气象塔可能会在不同高度安装辐射观测，但受气象塔高度和站点稀少的限制，并不能满足大气辐射特征空间结构研究的需求。

常规大气辐射观测为地面观测和卫星观测，地面观测无法获得不同高度的大气辐射特征，卫星观测只能获得地面和云顶的辐射特征，也无法获得不同高度的大气辐射特征。塔基观测可以获得不同高度大气辐射特征，但气象塔建造成本很高，且塔体对观测存在干扰，气象塔高度有限，无法覆盖整个边界层，且只能在数量有限的塔站位置开展观测，无法开展大气辐射特征空间结构的观测。

发明内容

针对现有技术不能满足大气辐射特征空间结构研究的需求，本发明提出了一种大气辐射空间结构探测系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种大气辐射空间结构探测系统，包括无人机、第一云台、第二云台、第一辐射传感器、第二辐射传感器、数据采集器和电池，所述第一云台和所述第二云台分别安装在所述无人机中心位置的上表面和下表面，云台载荷安装面分别朝向天空和地面；所述第一辐射传感器安装在所述第一云台载荷安装面上，所述第二辐射传感器安装在所述第二云台载荷安装面上；所述第一辐射传感器和所述第二辐射传感器分别通过数据电缆与所述数据采集器连接；所述电池向所述第一云台、第二云台、第一辐射传感器、第二辐射传感器和所述数据采集器提供电源。

优选的，所述无人机载荷不低于1kg。

优选的，所述第一辐射传感器和所述第二辐射传感器均包括短波辐射传感器和长波辐射传感器。

优选的，所述第一云台和所述第二云台均为两轴云台。

优选的，所述第一云台和所述第二云台自动保持载荷安装面的水平。

优选的，所述无人机为多旋翼无人机。

优选的，所述第一辐射传感器紧贴安装在所述第一云台载荷安装面上，所述第二辐射传感器紧贴安装在所述第二云台载荷安装面上。