基于多旋翼无人机的气象监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于监测领域，特别是一种基于无人机的温湿度测量系统。
【背景技术】
[0002]应急监测装备是应急管理和突发事件处置工作的物质基础，在突发事件应急处置过程中，完备、高效的应急监测装备至关重要。在地震、极端天气、危化品爆炸等突发事件发生时急需了解灾害区域局部的气象参数，然而目前主要从气象卫星、地面气象站和气象气球获取气象信息。气象卫星具有采集范围大、分辨率高等优点，但同一时间内对同一区域范围内气象信息采样次数少、信息量不足，不能精确反映局部特定区域的气象信息。地面气象站具有地点固定、分布密度低等特点，只能反映地面气象站周边区域范围内的气象信息。气象气球是目前气象探测中使用的主要工具，然而气象气球不易控制、不易维护、浪费严重，并且气球内气体密度较小，易受气流影响，无法根据人们的意愿在某点进行气象监测。以上几种气象参数采集模式均不能很好地满足灾害事故现场局部区域的气象监测需求。
[0003]无人机在气象监测领域应用非常广泛，主要包括无人直升机、固定翼无人机和多旋翼无人机。无人直升机和固定翼无人机在实际应用中成本过高，固定在固定翼飞行器上的气象设备，因为固定翼上升速度较快，造成了其不稳定，并且其造价比较高，操作麻烦。而基于多旋翼平台的气象检测无人机，可解决现有气象监测成本高、操作不灵活的问题。多旋翼无人机平台对气流扰动相对较小，旋翼无人机可悬停在目标区域上空，开展灾区局部区域气象探测具有较好的灵活性和机动性。
[0004]现有技术目前还没有提供基于多旋翼无人机平台的气象探测系统。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于多旋翼无人机的气象监测系统，其包括无人机数据采集单元与地面站单元；
[0006]所述无人机数据采集单元包括机载GPS、气象数据探测器、机载主控器Μ⑶以及机载GE数传发射模块，所述机载GPS获取无人机此时所在的位置数据，所述气象数据探测器测量获取所在区域的气象数据电信号，并通过所述机载主控器MCU将测得的气象数据电信号转化为数字信号并通过串行通讯方式将所述数据信号传输给机载GE数传发射模块；
[0007]所述地面站单元包括地面GE数传接收模块、地面主控器MCU以及上位机，所述地面GE数传接收模块通过无线通信接收所述机载GE数传发射模块传输的数据，所述地面主控器MCU通过串行通讯方式读取地面GE数传接收模块接收的数据，并将数据通过串口转换成USB接口传输至上位机；
[0008]所述上位机根据接收到的数据的格式，对数据进行解析，并结合机载GPS获取实时定位数据，获取所在位置的气象数据，通过UI界面方式在地面站单元的内嵌屏幕显示。
[0009]较佳地，所述无人机数据采集单元上挂载有图像传感器，用于获取温湿度采集区域的影像。
[0010]较佳地，所述无人机数据采集单元还挂载有高度测量仪，用于测量无人机离地面的高度。
[0011 ] 较佳地，所述气象数据探测器包括温湿度探测器。
[0012]较佳地，所述无线通信方式包括微波链路、3G、4G网络。
[0013]本发明具有以下有益效果:
[0014]本发明提供的基于多旋翼无人机平台的温湿度测量系统成本低、操作灵活，且更容易维护，通过挂载的视频图像监控任务系统，可实现对比较敏感区域视频图像采集和环境气象信息的实时获取;且可以根据需要采集完数据后直接返回地面，实现可返回式气象数据采集模式;该系统可广泛应用于地震地质灾害、极端气象灾害(如干旱、洪涝等)以及高危行业突发事故(如危化品爆炸、工业园区巡检)应急监测等领域。
[0015]当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。
[0017]图1为本发明实施例提供的基于无人机的温湿度测量系统结构图。
【具体实施方式】
[0018]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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019]本发明实施例提供了一种基于多旋翼无人机的气象监测系统，如图1所示，其包括无人机数据采集单元1与地面站单元2;
[0020]无人机数据采集单元1包括机载GPS、气象数据探测器11、机载主控器Μ⑶12以及机载GE数传发射模块13，所述机载GPS获取无人机此时所在的位置数据，气象数据探测器11测量获取所在区域的气象数据电信号，并通过机载主控器MCU12将测得的气象数据电信号转化为数字信号并通过串行通讯方式将所述数据信号传输给机载GE数传发射模块13;
[0021 ] 地面站单元2包括地面GE数传接收模块21、地面主控器Μ⑶22以及上位机23，地面GE数传接收模块21通过无线通信接收机载GE数传发射模块13传输的数据，地面主控器MCU22通过串行通讯方式读取地面GE数传接收模块21接收的数据，并将数据通过串口转换成USB接口传输至上位机23;
[0022]上位机23根据接收到的数据的格式，对数据进行解析，并结合机载GPS获取实时定位数据，获取所在位置的气象数据，通过UI界面24方式在地面站单元的内嵌屏幕显示。
[0023]本实施例提供的所述无人机数据采集单元还包括图像传感器，用于获取监测区域的实时图像。
[0024]所述无人机数据采集单元还挂载有高度测量仪，用于测量无人机离地面的高度，并发送至地面站单元。
[0025]本发明实施例提供的气象数据探测器包括温湿度探测器，当然也可以包括风速传感器等其他气象数据传感器，本发明并不对气象数据探测器做具体限定，本发明根据需要选择具体的气象数据探测器。
[0026]本发明提供的无线通信方式包括微波链路、3G、4G网络，当然本发明可以根据需要使用其他无线通信方式，比如通过卫星通信，本发明不对通信方式进行具体限定。
[0027]本发明提供的基于多旋翼无人机平台的温湿度测量系统成本低、操作灵活，且更容易维护，通过挂载的视频图像监控任务系统，可实现对比较敏感区域视频图像采集和环境气象信息的实时获取;且可以根据需要采集完数据后直接返回地面，实现可返回式气象数据采集模式;该系统可广泛应用于地震地质灾害、极端气象灾害(如干旱、洪涝等)以及高危行业突发事故(如危化品爆炸、工业园区巡检)应急监测等领域。
[0028]以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的【具体实施方式】。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【主权项】
1.一种基于多旋翼无人机的气象监测系统，其特征在于，包括无人机数据采集单元与地面站单元； 所述无人机数据采集单元包括机载GPS、气象数据探测器、机载主控器MCU以及机载GE数传发射模块，所述机载GPS获取无人机此时所在的位置数据，所述气象数据探测器测量获取所在区域的气象数据电信号，并通过所述机载主控器MCU将测得的气象数据电信号转化为数字信号并通过串行通讯方式将所述数据信号传输给机载GE数传发射模块； 所述地面站单元包括地面GE数传接收模块、地面主控器MCU以及上位机，所述地面GE数传接收模块通过无线通信接收所述机载GE数传发射模块传输的数据，所述地面主控器MCU通过串行通讯方式读取地面GE数传接收模块接收的数据，并将数据通过串口转换成USB接口传输至上位机； 所述上位机根据接收到的数据的格式，对数据进行解析，并结合机载GPS获取实时定位数据，获取所在位置的气象数据，通过UI界面方式在地面站单元的内嵌屏幕显示。2.如权利要求1所述的基于多旋翼无人机的气象监测系统，其特征在于，所述无人机数据采集单元还包括图像传感器，用于获取监测区域的实时图像。3.如权利要求1所述的基于多旋翼无人机的气象监测系统，其特征在于，所述无人机数据采集单元还挂载有高度测量仪，用于测量无人机离地面的高度。4.如权利要求1所述的基于多旋翼无人机的气象监测系统，其特征在于，所述气象数据探测器包括温湿度探测器。5.如权利要求1所述的基于多旋翼无人机的气象监测系统，其特征在于，所述无线通信方式包括微波链路、3G、4G网络。
【专利摘要】本发明提供了一种基于多旋翼无人机的气象监测系统，其包括无人机数据采集单元与地面站单元；所述无人机数据采集单元的所述机载GPS获取位置数据，所述气象数据探测器通过所述机载主控器MCU将测得的气象数据电信号转化为数字信号传输给机载GE数传发射模块；所述地面站单元包括地面GE数传接收模块、地面主控器MCU以及上位机，所述地面GE数传接收模块接收所述机载GE数传发射模块传输的数据，所述地面主控器MCU读取地面GE数传接收模块接收的数据，并传输至上位机；所述上位机对数据进行解析，获取所在位置的气象数据，通过UI界面方式在地面站单元的内嵌屏幕显示。本发明提供的基于多旋翼无人机平台的温湿度测量系统成本低、操作灵活，且更容易维护。
【IPC分类】H04N7/18, G01D21/02, G01W1/02
【公开号】CN105487137
【申请号】CN201610035319
【发明人】钱益武, 吴征威, 王琨, 武金模, 王富贵, 方伟, 杨建力
【申请人】清华大学合肥公共安全研究院, 安徽泽众安全科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月19日