大气探测系统

1.本发明涉及大气探测技术领域，尤其涉及一种大气探测系统。


背景技术：

2.大气温湿压高时空分辨率探测对数值天气预报和全球气候变化监测有着重要的意义。人造卫星和探测仪器技术的发展为大气探测方法的创新提供了机遇。
3.但是，对于临近空间，尤其是某些地区的垂直结构，使用人造卫星进行大气探测时，由于其不能进行原位探测，会导致大气探测的准确度不够高。并且，使用人造卫星进行大气探测的成本较高，且能够探测的范围有限。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种大气探测系统。
5.本发明提供了一种大气探测系统，包括：临近空间浮空平台、连接装置、吊舱和原位探测载荷。
6.其中，所述吊舱通过所述连接装置与所述临近空间浮空平台连接，所述原位探测载荷安装在所述吊舱内部以对临近空间中的大气环境参数进行检测。
7.根据本发明提供的一种大气探测系统，所述吊舱内部还安装有为所述临近空间浮空平台和所述原位探测载荷提供电能的能源系统。
8.根据本发明提供的一种大气探测系统，所述吊舱内部还设有控制所述临近空间浮空平台的飞行高度和飞行轨迹的飞行控制系统。
9.根据本发明提供的一种大气探测系统，所述连接装置为柔性线缆。
10.根据本发明提供的一种大气探测系统，所述临近空间浮空平台为高空气球、超压气球或者平流层飞艇。
11.根据本发明提供的一种大气探测系统，所述临近空间浮空平台为高空气球，所述高空气球内部充入氦气。
12.根据本发明提供的一种大气探测系统，所述临近空间浮空平台将所述吊舱通过所述连接装置提升至0至35km的高度区域。
13.根据本发明提供的一种大气探测系统，所述原位探测载荷包括大气温湿度探测载荷、太阳辐射探测载荷、红外辐射探测载荷、紫外辐射探测载荷中的一种或多种。
14.根据本发明提供的一种大气探测系统，所述吊舱上设有多个开孔，多个所述开孔间隔布设在所述吊舱的外侧壁上。
15.根据本发明提供的一种大气探测系统，所述吊舱上设有采集门。
16.在本发明提供的大气探测系统中，所述吊舱通过所述连接装置与所述临近空间浮空平台连接，所述原位探测载荷安装在所述吊舱内部以对临近空间中的大气环境参数进行检测。
17.通过这种结构设置，该大气探测系统使用所述临近空间浮空平台作为动力引导平
台，通过所述连接装置将所述吊舱吊装在所述临近空间浮空平台的下方，并在所述吊舱的内部搭载有所述原位探测载荷，以进行大气探测。由此，能够实现临近空间大气环境的原位探测，极大提升了临近空间大气环境探测的探测精度。
18.同时，采用临近空间浮空平台与原位探测载荷的组合进行大气探测，能够降低大气探测的成本，提高了效费比。另外，临近空间浮空平台可以在不同高度位置处开启探测功能，能够满足临近空间大气环境垂直结构的探测需求。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明提供的大气探测系统的系统结构示意图；
21.附图标记：
22.100：临近空间浮空平台；
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200：连接装置；
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300：吊舱；
23.400：原位探测载荷。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
25.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
27.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
28.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性
表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.下面结合图1对本发明实施例提供的一种大气探测系统进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何特别限定。
30.本发明的实施例提供了一种大气探测系统，如图1所示，该大气探测系统包括：临近空间浮空平台100、连接装置200、吊舱300和原位探测载荷400。
31.其中，吊舱300通过连接装置200与临近空间浮空平台100连接，原位探测载荷400安装在吊舱300内部以对临近空间中的大气环境参数进行检测。
32.通过这种结构设置，该大气探测系统使用临近空间浮空平台100作为动力引导平台，通过连接装置200将吊舱300吊装在临近空间浮空平台100的下方，并在吊舱300的内部搭载有原位探测载荷400，以进行大气探测。由此，能够实现临近空间大气环境的原位探测，极大提升了临近空间大气环境探测的探测精度。
33.同时，采用临近空间浮空平台100与原位探测载荷400的组合进行大气探测，能够降低大气探测的成本，提高了效费比。另外，临近空间浮空平台100可以在不同高度位置处开启探测功能，能够满足临近空间大气环境垂直结构的探测需求。
34.在本发明的一个实施例中，吊舱300内部还安装有为临近空间浮空平台100和原位探测载荷400提供电能的能源系统。
35.例如，该大气探测系统包括临近空间浮空平台100、连接装置200、吊舱300、原位探测载荷400和能源系统。
36.其中，吊舱300通过连接装置200与临近空间浮空平台100连接。原位探测载荷400安装在吊舱300内部，以对临近空间中的大气环境参数进行检测。能源系统布设至吊舱300内部，以实现为临近空间平台100和原位探测载荷400提供电能。
37.在使用时，首先在吊舱300内部安装原位探测载荷400，并且布设能源系统。然后将吊舱300通过连接装置200安装在临近空间浮空平台100的下方。开启能源系统，临近空间浮空平台100带动吊舱300飞行至不同的高度范围内进行大气探测。原位探测载荷400进行不同高度位置处的大气要素的采集和储存。当达到预期高度时，临近空间浮空平台100转入平飞状态，原位探测载荷400对同一高度范围内的不同水平目标区域进行大气要素的采集和存储。
38.在本发明的一个实施例中，吊舱300内部还设有控制临近空间浮空平台100的飞行高度和飞行轨迹的飞行控制系统。
39.具体而言，该大气探测系统包括临近空间浮空平台100、连接装置200、吊舱300、原位探测载荷400、能源系统和飞行控制系统。
40.其中，吊舱300通过连接装置200与临近空间浮空平台100连接。原位探测载荷400
安装在吊舱300内部，以对临近空间中的大气环境参数进行检测。能源系统布设至吊舱300内部，以实现为临近空间平台100和原位探测载荷400提供电能。飞行控制系统设置在吊舱300内部，以实现临近空间浮空平台100的飞行高度和飞行轨迹的控制。
41.在使用时，首先在吊舱300内部安装原位探测载荷400，并且布设能源系统和飞行控制系统。然后将吊舱300通过连接装置200安装在临近空间浮空平台100的下方。开启能源系统，飞行控制系统控制临近空间浮空平台100的飞行高度和飞行轨迹，使临近空间浮空平台100带动吊舱300飞行至预设高度范围内，并进行不同高度位置处的大气要素的采集和存储。同时，飞行控制系统还可以控制临近空间浮空平台100进行平飞，使得原位探测载荷400对同一高度范围内的不同水平目标区域进行大气要素的采集和存储。
42.此处应当说明的是，上述大气要素是指大气环境中的要素，该大气要素包括，但不限于温湿压参数、红外辐射参数和紫外辐射参数。该大气探测系统能够探测到的大气参数种类，取决于装设在吊舱300内部的原位探测载荷400。
43.根据以上描述的实施例可知，在该大气探测系统中设有飞行控制系统，使得临近空间浮空平台100具有自主控制能力，可以稳定在某一高度位置处上，还可以利用风的作用飞向目标区域，并且上升速度适中，变化范围不大，能够为大气要素的采集提供稳定有利的探测条件。
44.在本发明的一个实施例中，连接装置200为柔性线缆。
45.吊舱300通过柔性线缆与临近空间浮空平台100连接。原位探测载荷400安装在吊舱300内部，以对临近空间中的大气环境参数进行检测。能源系统布设至吊舱300内部，以实现为临近空间平台100和原位探测载荷400提供电能。飞行控制系统设置在吊舱300内部，以实现临近空间浮空平台100的飞行高度和飞行轨迹的控制。
46.在工作时，首先在吊舱300内部安装原位探测载荷400，并且布设能源系统和飞行控制系统。然后将吊舱300通过柔性线缆安装在临近空间浮空平台100的下方。开启能源系统，飞行控制系统控制临近空间浮空平台100的飞行高度和飞行轨迹，使临近空间浮空平台100带动吊舱300飞行至预设高度范围内，并进行不同高度位置处的大气要素的采集和存储。同时，飞行控制系统还可以控制临近空间浮空平台100进行平飞，使得原位探测载荷400对同一高度范围内的不同水平目标区域进行大气要素的采集和存储。
47.此处应当说明的是，连接装置200包括但不限于柔性线缆。
48.在本发明的一个实施例中，临近空间浮空平台100可以为高空气球，并且在高空气球内部充入氦气。
49.例如，该大气探测系统包括高空气球、柔性线缆、吊舱300、原位探测载荷400、能源系统和飞行控制系统。
50.其中，高空气球中充入氦气。吊舱300通过柔性线缆与高空气球连接。原位探测载荷400安装在吊舱300内部，以对临近空间中的大气环境参数进行检测。能源系统布设至吊舱300内部，以实现为原位探测载荷400提供电能。飞行控制系统设置在吊舱300内部，以实现高空气球的飞行高度和飞行轨迹的控制。
51.在使用时，首先在高空气球内部充入氦气。然后在吊舱300内部安装原位探测载荷400，并且布设能源系统和飞行控制系统。然后将吊舱300通过柔性线缆连接在高空气球的下方。开启能源系统，飞行控制系统控制高空气球的飞行高度和飞行轨迹，使高空气球带动
吊舱300飞行至预设高度范围内，并进行不同高度位置处的大气要素的采集和存储。同时，飞行控制系统还可以控制高空气球进行平飞，使得原位探测载荷400对同一高度范围内的不同水平目标区域进行大气要素的采集和存储。
52.又例如，在本发明的一个实施例中，临近空间浮空平台100可以为超压气球。
53.具体而言，该大气探测系统包括超压气球、柔性线缆、吊舱300、原位探测载荷400、能源系统和飞行控制系统。
54.其中，吊舱300通过柔性线缆与超压气球连接。原位探测载荷400安装在吊舱300内部，以对临近空间中的大气环境参数进行检测。能源系统布设至吊舱300内部，以实现为原位探测载荷400提供电能。飞行控制系统设置在吊舱300内部，以实现超压气球的飞行高度和飞行轨迹的控制。
55.在使用时，首先在吊舱300内部安装原位探测载荷400，并且布设能源系统和飞行控制系统。然后将吊舱300通过柔性线缆连接在超压气球的下方。开启能源系统，飞行控制系统控制超压气球的飞行高度和飞行轨迹，使超压气球带动吊舱300飞行至预设高度范围内，并进行不同高度位置处的大气要素的采集和存储。同时，飞行控制系统还可以控制超压气球进行平飞，使得原位探测载荷400对同一高度范围内的不同水平目标区域进行大气要素的采集和存储。
56.再例如，在本发明的一个实施例中，临近空间浮空平台100可以为平流层飞艇。
57.具体地，该大气探测系统包括平流层飞艇、柔性线缆、吊舱300、原位探测载荷400、能源系统和飞行控制系统。
58.其中，吊舱300通过柔性线缆与平流层飞艇连接。原位探测载荷400安装在吊舱300内部，以对临近空间中的大气环境参数进行检测。能源系统布设至吊舱300内部，以实现为原位探测载荷400提供电能。飞行控制系统设置在吊舱300内部，以实现平流层飞艇的飞行高度和飞行轨迹的控制。
59.此处应当说明的是，临近空间浮空平台100可以为高空气球、超压气球和平流层飞艇的实施例，仅是本发明的示意性实施例，并不能对本发明构成任何限定。也就是说，临近空间浮空平台100包括但不限于高空气球、超压气球或平流层飞艇。
60.在本发明的一个实施例中，临近空间浮空平台100将吊舱300通过连接装置200提升至0至35km的高度区域。
61.在吊舱300内部安装原位探测载荷400，并且布设能源系统和飞行控制系统。然后将吊舱300通过柔性线缆连接在临近空间浮空平台100的下方。开启能源系统，飞行控制系统控制临近空间浮空平台100的飞行高度，使临近空间浮空平台100带动吊舱300飞行至0至35km的高度范围内，并进行此高度范围内的不同高度位置处的大气要素的采集和存储。同时，飞行控制系统控制临近空间浮空平台100进行平飞，使得原位探测载荷400在0至35km的高度范围内的某一高度位置处的不同水平目标区域进行大气要素的采集和存储。
62.在本发明的一个实施例中，原位探测载荷400包括大气温湿度探测载荷、太阳辐射探测载荷、红外辐射探测载荷、紫外辐射探测载荷中的一种或多种。
63.例如，该大气探测系统包括临近空间浮空平台100、柔性线缆、吊舱300、大气温湿度探测载荷、能源系统和飞行控制系统。
64.其中，吊舱300通过柔性线缆与临近空间浮空平台100连接。大气温湿度探测载荷
安装在吊舱300内部，以对临近空间中的大气环境中的温度和湿度参数进行检测。能源系统布设至吊舱300内部，以实现为临近空间浮空平台100和大气温湿度探测载荷提供电能。飞行控制系统设置在吊舱300内部，以实现临近空间浮空平台100的飞行高度和飞行轨迹的控制。
65.在吊舱300内部安装大气温湿度探测载荷，并且布设能源系统和飞行控制系统。然后将吊舱300通过柔性线缆连接在临近空间浮空平台100的下方。开启能源系统，飞行控制系统控制临近空间浮空平台100的飞行高度，使临近空间浮空平台100带动吊舱300飞行至0至35km的高度范围内，并进行此高度范围内的不同高度位置处的大气环境的温度和湿度的采集和存储。同时，飞行控制系统控制临近空间浮空平台100进行平飞，使得大气温湿度探测载荷在0至35km的高度范围内的某一高度位置处的不同水平目标区域进行大气环境的温度和湿度的采集和存储。
66.又例如，该大气探测系统包括临近空间浮空平台100、柔性线缆、吊舱300、大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷、紫外辐射探测载荷、能源系统和飞行控制系统。
67.其中，吊舱300通过柔性线缆与临近空间浮空平台100连接。大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷和紫外辐射探测载荷安装在吊舱300内部，以对临近空间中的大气环境中的温度、湿度以及红外辐射和紫外辐射参数进行检测。能源系统布设至吊舱300内部，以实现为临近空间浮空平台100、大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷和紫外辐射探测载荷提供电能。飞行控制系统设置在吊舱300内部，以实现临近空间浮空平台100的飞行高度和飞行轨迹的控制。
68.在吊舱300内部安装大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷和紫外辐射探测载荷，并且布设能源系统和飞行控制系统。然后将吊舱300通过柔性线缆连接在临近空间浮空平台100的下方。开启能源系统，飞行控制系统控制临近空间浮空平台100的飞行高度，使临近空间浮空平台100带动吊舱300飞行至0至35km的高度范围内，并进行此高度范围内的不同高度位置处的大气环境的温度、湿度、红外辐射和紫外辐射参数的采集和存储。同时，飞行控制系统控制临近空间浮空平台100进行平飞，使得大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷和紫外辐射探测载荷在0至35km的高度范围内的某一高度位置处的不同水平目标区域进行大气环境的温度、湿度、红外辐射和紫外辐射参数的采集和存储。
69.再例如，该大气探测系统包括临近空间浮空平台100、柔性线缆、吊舱300、大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷、紫外辐射探测载荷、太阳辐射探测载荷、能源系统和飞行控制系统。
70.其中，吊舱300通过柔性线缆与临近空间浮空平台100连接。大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷、紫外辐射探测载荷和太阳辐射探测载荷安装在吊舱300内部，以对临近空间中的大气环境中的温度、湿度、红外辐射、紫外辐射以及太阳辐射参数进行检测。能源系统布设至吊舱300内部，以实现为临近空间浮空平台100、大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷、紫外辐射探测载荷和太阳辐射探测载荷提供电能。飞行控制系统设置在吊舱300内部，以实现临近空间浮空平台100的飞行高度和飞行轨迹的控制。
71.在吊舱300内部安装大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷、紫外辐射探测载荷和太阳辐射探测载荷，并且布设能源系统和飞行控制系统。然后将吊舱300通过柔性线缆连接在临近空间浮空平台100的下方。开启能源系统，飞行控制系统控制临近空间浮空平台
100的飞行高度，使临近空间浮空平台100带动吊舱300飞行至0至35km的高度范围内，并进行此高度范围内的不同高度位置处的大气环境的温度、湿度、红外辐射、紫外辐射和太阳辐射参数的采集和存储。同时，飞行控制系统控制临近空间浮空平台100进行平飞，使得大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷、紫外辐射探测载荷和太阳辐射探测载荷在0至35km的高度范围内的某一高度位置处的不同水平目标区域进行大气环境的温度、湿度、红外辐射、紫外辐射和太阳辐射参数的采集和存储。
72.此处应当理解的是，上述实施例仅是本发明的示意性实施例，并不能对本发明构成任何限定。大气探测系统中的原位探测载荷400包括大气温湿度探测载荷、太阳辐射探测载荷、红外辐射探测载荷、紫外辐射探测载荷中的一种或多种。同时，还可以包括其他种类的原位探测载荷。
73.在本发明的一个实施例中，吊舱300上设有多个开孔，多个开孔间隔布设在吊舱300的外侧壁上。
74.具体例如，该大气探测系统包括临近空间浮空平台100、柔性线缆、吊舱300、大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷、紫外辐射探测载荷、能源系统和飞行控制系统。
75.其中，吊舱300通过柔性线缆与临近空间浮空平台100连接。并且，吊舱300的外侧壁上间隔布设有多个开孔。大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷和紫外辐射探测载荷安装在吊舱300内部，以对临近空间中的大气环境中的温度、湿度、红外辐射和紫外辐射参数进行检测。能源系统布设至吊舱300内部，以实现为临近空间浮空平台100、大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷和紫外辐射探测载荷提供电能。飞行控制系统设置在吊舱300内部，以实现临近空间浮空平台100的飞行高度和飞行轨迹的控制。
76.使用时，在吊舱300内部安装大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷和紫外辐射探测载荷，并且布设能源系统和飞行控制系统。然后将吊舱300通过柔性线缆连接在临近空间浮空平台100的下方。开启能源系统，飞行控制系统控制临近空间浮空平台100的飞行高度，使临近空间浮空平台100带动吊舱300飞行至0至35km的高度范围内，吊舱300内部的大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷和紫外辐射探测载荷透过吊舱300侧壁上的开孔对此高度范围内的不同高度位置处的大气环境的温度、湿度、红外辐射和紫外辐射参数进行采集和存储。同时，飞行控制系统控制临近空间浮空平台100进行平飞，使得大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷和紫外辐射探测载荷透过吊舱300侧壁上的开孔，对在0至35km的高度范围内的某一高度位置处的不同水平目标区域中的大气环境的温度、湿度、红外辐射和紫外辐射参数的进行采集和存储。
77.或者，在本发明的一个实施例中，吊舱300上设有采集门。
78.具体地，该大气探测系统包括临近空间浮空平台100、柔性线缆、吊舱300、大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷、紫外辐射探测载荷、能源系统和飞行控制系统。
79.其中，吊舱300通过柔性线缆与临近空间浮空平台100连接。并且，吊舱300的上设有采集门。大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷和紫外辐射探测载荷安装在吊舱300内部，以对临近空间中的大气环境中的温度、湿度、红外辐射和紫外辐射参数进行检测。能源系统布设至吊舱300内部，以实现为临近空间浮空平台100、大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷和紫外辐射探测载荷提供电能。飞行控制系统设置在吊舱300内部，以实现临近空间浮空平台100的飞行高度和飞行轨迹的控制。
80.使用时，在吊舱300内部安装大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷和紫外辐射探测载荷，并且布设能源系统和飞行控制系统。然后将吊舱300通过柔性线缆连接在临近空间浮空平台100的下方。开启能源系统，飞行控制系统控制临近空间浮空平台100的飞行高度，使临近空间浮空平台100带动吊舱300飞行至0至35km的高度范围内，吊舱300内部的大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷和紫外辐射探测载荷透过吊舱300侧壁上的采集门对此高度范围内的不同高度位置处的大气环境的温度、湿度、红外辐射和紫外辐射参数进行采集和存储。同时，飞行控制系统控制临近空间浮空平台100进行平飞，使得大气温湿度探测载荷、红外辐射探测载荷和紫外辐射探测载荷透过吊舱300侧壁上的采集门，对在0至35km的高度范围内的某一高度位置处的不同水平目标区域中的大气环境的温度、湿度、红外辐射和紫外辐射参数的进行采集和存储。
81.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。