车载气象监测无人机系统的制作方法

本实用新型涉及气象监测技术领域，特别是涉及一种车载气象监测无人机系统。

背景技术：

气象监测系统用于对监测区域的气象参数进行监测。传统的气象站多为固定形式，不能满足地域的使用需求。而移动气象站则会受到续航能力的影响，无法长时间在空中进行监测，从而无法满足使用需求。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种不受空间限制且可以长时间使用的车载气象监测无人机系统。

一种车载气象监测无人机系统，包括：车载平台，设置有控制装置、电源供电装置和收放线机构；所述电源供电装置用于为所述车载气象监测无人机系统提供电能；所述收放线机构上的线缆的一端与所述电源供电装置、所述控制装置连接，所述线缆的另一端与系留无人机连接；所述系留无人机；所述系留无人机上设置有气象监测装置，以监测所述系留无人机所在区域的气象参数并通过所述线缆传输给所述控制装置；以及阻尼器，设置在所述线缆上靠近所述系留无人机所在的一端；所述阻尼器用于减少所述系留无人机所在端的线缆上的振动。

上述车载气象监测无人机系统，通过车载平台可以实现整个系统的移动，从而使得气象监测过程不会受到空间限制。设置有气象监测装置的系留无人机通过线缆与车载平台的电源供电装置连接，从而由电源供电装置供电，确保系留无人机可以长时间在空中工作，也即使得整个车载气象监测无人机系统可以长时间使用，满足使用需求。并且，在系留无人机所在端的线缆上设置有阻尼器，从而可以减少线缆上该端的振动，避免线缆由于强风振动而脱落，提高了线缆连接的稳定性，进而可以增强整个系留无人机工作的稳定性，使得车载气象监测无人机系统能够在不同的环境下正常工作。

在其中一个实施例中，所述气象监测装置包括温度传感器、湿度传感器、风速传感器、气压传感器和在线粒子成分分析仪中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述阻尼器包括固定部件、支撑绞线和质量块；所述固定部件固定于所述线缆上且用于固定所述支撑绞线；所述支撑绞线与所述线缆平行设置；所述支撑绞线的每一端均固定有所述质量块。

在其中一个实施例中，所述线缆为光电复合线缆。

在其中一个实施例中，所述电源供电装置包括供电单元、整流单元和储能电池单元；所述供电单元用于提供交流电；所述整流单元用于将所述供电单元输出的交流电转换为直流电后通过线缆向所述系留无人机供电或者输出给所述储能电池单元；所述储能电池单元用于存储并按需释放电能。

在其中一个实施例中，所述系留无人机还包括无线通信装置；所述无线通信装置与所述气象监测装置连接；所述无线通信装置用于与监控终端连接，以将所述气象监测装置监测到的气象信息输出给所述监控终端。

在其中一个实施例中，所述系留无人机还包括DC-DC降压模块、旋翼动力设备、飞控设备和视频采集设备；所述DC-DC降压模块用于将所述线缆中的直流电进行降压处理后给所述旋翼动力设备、飞控设备和所述视频采集设备供电。

在其中一个实施例中，所述系留无人机上还设置有目标检测跟踪设备；所述目标检测跟踪设备用于实时检测所述车载平台的运动状态，并控制所述系留无人机跟随所述车载平台的运动而运动。

在其中一个实施例中，所述车载平台上设置有固定装置和移动导轨；所述收放线机构包括驱动电机、旋转轮盘、动滑轮和定滑轮；所述驱动电机和所述旋转轮盘固定在所述固定装置上；所述驱动电机用于根据控制指令对所述旋转轮盘的运动进行控制；所述定滑轮通过所述固定装置固定于所述旋转轮盘的上方；所述动滑轮固定在所述移动导轨上；所述移动导轨平行于所述动滑轮和所述旋转轮盘之间的线缆设置。

在其中一个实施例中，所述收放线机构还包括拉力计和反馈装置；所述拉力计与所述动滑轮上的线缆连接，并与所述反馈装置连接；所述拉力计用于测量所述线缆产生的拉力并将测量结果反馈至所述反馈装置；所述反馈装置用于将所述拉力计的测量结果反馈至控制终端。

附图说明

图1为一实施例中的车载气象监测无人机系统的结构示意图；

图2为图1中的车载平台的结构示意图；

图3为图2中的电源供电装置的结构示意图；

图4为图1中的系留无人机的结构框图；

图5为图1中的系留无人机和阻尼器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

一实施例中的车载气象监测无人机系统能够对目标区域的气象参数进行监测。参见图1，该车载气象监测无人机系统包括车载平台100、系留无人机200和阻尼器300。系留无人机200通过线缆400与车载平台100连接。

车载平台100包括车体110以及设置在车体110上的电源供电装置120和收放线机构130，如图2所示。车体110作为车载平台100的主体，用于实现移动、自主导航等基本功能。在本实施例中，车体110上包括驾驶室112以及开放式的承载平台114。

电源供电装置120固定在车体110上的承载平台114上。电源供电装置120用于为整个车载气象监测无人机系统供电。在本实施例中，电源供电装置120包括供电单元122、整流单元124和储能电池单元126，如图3所示。供电单元122与整流单元124连接。供电单元122用于提供交流电并输出给整流单元124。供电单元122可以为发电机或者外部供电输入接口(如市电输入接口)。在本实施例中，供电单元122包括发电机和外部供电输入接口。因此供电单元122可以通过发电机发电向系统供电或者直接利用外部供电输入接口的电能向系统供电。供电单元122输入交流电。在其他的实施例中，供电单元122也可以直接输入直流电。整流单元124的输出端与储能电池单元126连接，并通过电流输出接口128与线缆400连接。整流单元124用于将供电单元122输出的交流电转换为直流电后向线缆400供电，并在无需向线缆400供电或者供电充足情况下对储能电池单元126充电，储能电池单元126进行电能存储。储能电池单元126的输出端还通过电流输出接口128与线缆400连接，从而在整流单元124输出的电能不能满足使用需求时，由储能电池单元126供电，以满足系留无人机200的稳定供电。

收放线机构130用于对线缆400进行收放控制。参见图2，收放线机构130包括驱动电机131、旋转轮盘132、定滑轮133和动滑轮134。其中，驱动电机131、旋转轮盘132和定滑轮133均通过车体110上的固定装置116进行固定。定滑轮133固定在旋转轮盘132的上方。动滑轮134通过车体110上的移动导轨118进行固定。因此，动滑轮134可以沿着移动导轨118进行移动。移动导轨118平行于动滑轮134和旋转轮盘132之间的线缆400a设置。在本实施例，动滑轮134连接的线缆400a和线缆400b几乎保持平行状态，以使得线缆400a和线缆400b上的拉力相同。在本实施例中，驱动电机131可以根据外部控制指令对旋转轮盘132上的齿轮1322进行控制，以实现对旋转轮盘132的运动控制，进而对线缆400进行收放控制，以使得线缆400的收放与系留无人机200的运动匹配，避免二者不匹配造成线缆400的拉力过大或者线缆400冗余缠绕的问题发生。

在一实施例中，收放线机构130还包括拉力计135和反馈装置136。拉力计135与动滑轮134上的线缆400连接。因此拉力计135可以对线缆400a和线缆400b上的拉力和进行测量。拉力计135将测量到的拉力值输出给反馈装置136。反馈装置136用于与外部控制终端连接，以将该拉力值反馈给外部控制终端。在本实施例中，系留无人机200同样可以与外部控制终端进行通信连接。因此，外部控制终端可以根据该拉力值以及系留无人机200的飞行状态向驱动电机131发出相应的指令。例如，当拉力值增大且系留无人机200在上升时，则给驱动电机131发送指令，松放线缆400。当拉力值减小且系留无人机20在下降时，则给驱动电机131发送指令，回收线缆400。在其他状态，比如风大的情况下，会吹动线缆400晃动，从而导致拉力计135的拉力值增大，而系留无人机200并没有上升或者下降，则不会控制旋转轮盘132进行收放线缆400的操作，避免造成线缆400冗余缠绕的危险。

系留无人机200通过线缆400与车载平台100上的电源供电装置120连接，从而由电源供电装置120进行供电。在本实施例中，车载平台100上还设置有控制装置(图中未示)。线缆400还与该控制装置连接，从而通过线缆400实现车载平台100与系留无人机200之间的数据传输。线缆400采用光电复合线缆。在本实施例中，线缆400采用Kevlar纤维包裹的光电复合导线，将车载平台100的电能输送到系留无人机200，并实现车载平台100和系留无人机200的双向光纤传输。Kevlar纤维密度低、强度高、韧性好、耐高温，可增强导线的柔韧性、抗扭曲、抗冲击和较重的机械负荷，整体编织屏蔽密度85％以上与特殊的结构设计，有效的抵抗外部干扰与电缆内部的干扰，保证了信号传输的稳定性。通过电源供电装置120供电，可以实现系留无人机200的长时间供电，进而满足气象监测使用时长的需求。

系留无人机200上设置有DC-DC降压模块210、气象监测装置220、旋翼动力设备230、飞控设备240和视频采集设备250，如图4所示。其中，DC-DC降压模块210用于与线缆400连接，以将线缆400传输来的直流电进行降压处理，得到48V、24V、12V以及5V直流电后给相应的设备如气象监测装置220、旋翼动力设备230、飞控设备240和视频采集设备250进行供电。其中，气象监测装置220设置在系留无人机200的飞行器底座上。气象监测装置220用于对系留无人机200所在区域的气象参数进行监测并通过线缆400输出给车载平台100上的控制装置。气象监测装置220包括温度传感器、湿度传感器、风速传感器、气压传感器和在线粒子成分分析仪中的至少一种，以测量所在区域空气环境质量参数。各传感器和在线粒子成分分析仪的测试信号按序输出给气象监测装置220内的数据采集处理模块，并经过避雷处理后通过线缆400输出给地面站的数据处理和存储系统。地面站的数据处理和存储系统可以将接收到的数据进行显示、计算、绘图并存储等处理。在一实施例中，系留无人机200内还设置有无线通信装置270，用于将气象监测装置220监测到的数据传输给地面的监控终端。通过线缆400将车载平台100上的电源供电装置120的供电提供给气象监测装置220，使得气象监测装置220可以24小时不间断工作。

旋翼动力设备230用于向螺旋桨提供动力，飞控设备240则用于对系留无人机200进行飞行控制。视频采集设备250用于对目标区域进行音视频信号采集，并传回至地面监控终端，以便于地面监控终端了解目标区域的实际情况。在一实施例中，系留无人机200还设置有目标检测跟踪设备260。目标检测跟踪设备260用于实时检测车载平台100的运动状态，从而控制系留无人机200跟随车载平台100的运动而运动，以确保二者运动同步，避免二者运动不同步造成线缆400拉力过大的情况发生。

阻尼器300设置在线缆400上靠近系留无人机200的一端，如图5所示。阻尼器300可以减少系留无人机200所在端的线缆400上的振动，从而避免线缆400因外界作用力如强风而振动导致线缆400脱落的情况发生，提高了线缆400连接的稳定性，进而可以增强整个系留无人机200工作的稳定性，使得车载气象监测无人机系统能够在不同的环境下正常工作。

阻尼器300包括固定部件310、支撑绞线320和质量块330。固定部件310固定在线缆400上，且用于固定支撑绞线320。支撑绞线320平行于线缆400设置。支撑绞线320的每一端均设置有质量块330。支撑绞线320需要设置质量块330，因此具备一定的强度。在本实施例中，支撑绞线320为钢绞线，质量块330采用重锤结构，且二者关于固定部件310对称设置。因此，在风的作用下，由固定部件310作用于线缆400上的扭转力矩和由质量块330作用于支撑绞线320上的扭转力矩相互作用，从而可以将线缆400的振动有效转换为摩擦能量而消散掉，可有效防止线缆400的振动。

上述车载气象监测无人机系统，通过车载平台100可以实现整个系统的移动，从而使得气象监测过程不会受到空间限制。设置有气象监测装置220的系留无人机200通过线缆400与车载平台的电源供电装置120连接，从而由电源供电装置120供电，确保系留无人机200可以长时间在空中工作，也即使得整个车载气象监测无人机系统可以长时间使用，满足使用需求。并且，在系留无人机200所在端的线缆400上设置有阻尼器300，可以减少线缆400上该端的振动，避免线缆由于强风振动而脱落，提高了线缆400连接的稳定性，进而可以增强整个系留无人机200工作的稳定性，使得车载气象监测无人机系统能够在不同的环境下正常工作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。