一种四轴飞行器气象站的制作方法

本实用新型涉及数据监测仪器领域，具体涉及一种四轴飞行器气象站。

背景技术：

目前，气象探测主要是地面观测和高空探测。地面气象探测技术已经基本成熟，主要有地面自动气象站和气象应急保障车。高空探测主要依据人造卫星影像和高空探测气球，而对高度范围1500m内的低空气象探测还处于发展阶段。

与固定的地面自动气象站相比，四轴飞行器具有灵活机动的优势，不受时间和地域影响，能够适时适地的开展气象探测和保障服务工作。与气象应急保障车相比，四轴飞行器不仅价格适中，而且弥补了气象应急保障车只能进行低空探测的弊端。

另外，现有技术通常通过放置多个独立气象环境监测器的方法来监控环境的等信息，这极大地增加经济成本，如果靠人工手持监测器依次监测，则增加人力、时间成本，且十分不便，而且有时待监测的环境险恶复杂，人工监测难以实现。因此利用和借助基于四轴飞行器的气象站探测未知空间环境具有十分重要意义，也为后期人类直接现场工作起到预警和防范作用。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述不足之处提供一种四轴飞行器气象站，只需精准控制四轴飞行器飞行至待测目标区域，通过智能移动终端即可获取目标区域的气象数据信息，结合气压高度转换方法，可以获得不同高度下的气象数据信息垂直分布特性，为后续人工探测活动做好准备。

本实用新型是采取以下技术方案实现的：

一种四轴飞行器气象站，包括四轴飞行器和机载气象站模块；所述四轴飞行器包括机身；机身由机身上板和机身下板拼接组成，所述机身中安装有飞行控制模块；所述机身四周安装有呈十字交叉状的四个机械臂，交叉角度为90°；每个机械臂的末端都固定有电子调速器和电机，电机上安装有螺旋桨；

所述机载气象站模块安装在机身上，机载气象站模块包括MCU核心模块、气象传感器套件、OLED显示屏、WiFi通信模块和聚合物锂电池；MCU核心模块分别与气象传感器套件、OLED显示屏以及WiFi通信模块相连；聚合物锂电池与MCU核心模块、气象传感器套件、OLED显示屏和WiFi通信模块相连，并为其提供电能；

聚合物锂电池固定在机身上板和机身下板中间，分别与飞行控制模块、电机和电子调速器相连，为它们提供电能。

机载气象站模块通过WiFi通信模块与Android智能移动终端匹配，相互传送指令和环境信息。

所述四个螺旋桨中，两个螺旋桨顺时针旋转，两个螺旋桨逆时针旋转；处于同一直线上的两个螺旋桨旋转方向相同。

所述飞行控制模块采用型号为MultiWii SE v2.5的飞控板。

所述MCU核心模块采用型号为STM32F407ZG模块。

所述机载气象站模块的气象传感器套件的型号为DFROBOT APRS气象站套件，该套件包含温湿度传感器、气压传感器、风速计、风向仪、雨量器和传感器接口板；

温湿度传感器用于温湿度测量，气压传感器用于气压测量，风速计用于风速测量，风向仪用于风向测量，雨量器用于雨量测量。

四轴飞行器气象站使用时，机载气象站模块所测量的监测数据通过WiFi通信模块发送到手机、平板电脑等Android智能移动终端上，通过智能移动终端发送的相关指令传送气象环境的温湿度、气压、风速、风向、雨量等信息。

所述WiFi通信模块采用型号为USR-WIFI232-TEVKV2的通信模块。

所述OLED显示屏的型号为ALIENTEK 0.96寸蓝黄双色OLED模块。

本实用新型的有益技术效果是：

本实用新型结构简单、使用方便；四轴飞行器和机载气象站模块使用了聚合物锂电池进行供电，更加节约能源、利于环境保护；一般情况下，只需精准控制四轴飞行器飞行至待测目标区域，通过智能移动终端即可获取目标区域的气象数据信息，结合气压高度转换方法，可以获得不同高度下的气象数据信息垂直分布特性，为后续人工探测活动做好准备。解决了未知探测环境中的气象数据实时监测的难题，可应用于地质勘探、储藏生产、农林业等领域，使用范围广，具有很大的推广价值。

附图说明

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的机载气象站模块的框架原理图。

图中：1、机身上板，2、机身下板，3、电机，4-1、第一螺旋桨，4-2、第二螺旋桨，4-3、第三螺旋桨，4-4、第四螺旋桨，5、机械臂，6、机载气象站模块。

具体实施方式

图1是四轴飞行器的示意图，四轴飞行器包括机身，机身由机身上板1和机身下板2拼接组成，机身中安装有飞行控制模块。机身四周安装有呈十字交叉状的四个机械臂8，交叉角度为90°，每个机械臂8的末端都固定有电机3和电子调速器，电机3为无刷电机，每个电机3上都安装有一个螺旋桨。在四个螺旋桨中，两个螺旋桨顺时针旋转，两个螺旋桨逆时针旋转，处于同一直线上的两个螺旋桨旋转方向相同。在本实施例中，第一螺旋桨4-1和第三螺旋桨4-3按照逆时针方向旋转，第二螺旋桨4-2和第四螺旋桨4-4按照顺时针方向旋转。

参照附图2，是机载气象站模块的示意图，机载气象站模块固定在机身上方，包括MCU核心模块、气象传感器套件、OLED显示屏、WiFi通信模块、聚合物锂电池等相互连接成电回路构成；所述气象传感器套件包括温湿度传感器、气压传感器、风速计、风向仪、雨量器和传感器接口板构成；所述聚合物锂电池为各部分供电；温湿度传感器用于温湿度测量，气压传感器用于气压测量，风速计用于风速测量，风向仪用于风向测量，雨量器用于雨量测量，无线通信模块用于与智能移动终端传输数据。使用的电池为聚合物锂电池，电池固定在机身上板1和机身下板2中间，为机载气象站模块和四轴飞行器模块的各个部分供电。所测量的监测数据可通过WiFi通信模块发送到手机、平板电脑等Android智能移动终端上，并通过智能移动终端发送的相关指令读取气象环境的温湿度、气压、风速、风向、雨量等信息。

本实用新型的四轴飞行器气象站中的各部分均为市售商品，可以直接购买到。在本实施例中，飞行控制模块是型号为MultiWii SE v2.5的飞控板，可以通过Arduino IDE软件来编辑和烧录相关程序；电子调速器的型号为新西达30A；电机3为无刷电机，型号为新西达A2212；螺旋桨的型号为1045。在机载气象站模块中，MCU核心模块的型号为STM32F407ZG；气象传感器套件的型号为DFROBOT APRS气象站套件；无线通信模块的型号为USR-WIFI232-TEVKV2；OLED显示屏的型号为ALIENTEK 0.96寸蓝黄双色OLED。

使用时，首先将智能移动终端与机载气象站模块进行WiFi P2P配对成功，然后在保证四轴飞行器续航能力的前提下飞行至预定监测空间。通过Android智能移动终端向机载气象站模块发送读取气象环境参数的指令信息，机载气象站模块中的USR-WIFI232-TEVKV2无线数传模块获取上位机指令后转发给MCU核心模块，由MCU核心模块读取实时监测的温湿度、气压、风速、风向、雨量等气象环境信息后，由USR-WIFI232-TEVKV2无线数传模块将气象环境信息转发回Android智能移动终端。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。