一種無線電探空系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無線電探空系統(tǒng)，包括殼體、探空單元和地面數(shù)據(jù)處理單元，其中，探空單元包括螺旋槳以及設(shè)置在殼體內(nèi)的電機(jī)、無線電探空儀，無線電探空儀包括供電的電源模塊、微型處理器、氣壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、衛(wèi)星定位導(dǎo)航傳感器、無線數(shù)傳模塊；地面數(shù)據(jù)處理單元包括依次連接的地面無線數(shù)傳模塊和存儲(chǔ)模塊。本發(fā)明用于開展全天候的高分辨率大氣邊界層探測(cè)，在確保探測(cè)數(shù)據(jù)的完整性的同時(shí)，還可有效減少人力的支出，是現(xiàn)有大氣邊界層探測(cè)常用手段的可行性替代方案。
【專利說明】
一種無線電探空系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種無線電探空系統(tǒng)，屬于氣象探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]大氣邊界層是人類活動(dòng)和各項(xiàng)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成的主要層次，是地球表面和自由大氣間動(dòng)量、熱量和物質(zhì)屬性交換必經(jīng)的氣層。國(guó)內(nèi)外重大氣象實(shí)驗(yàn)大都把大氣邊界層研究作為核心的科學(xué)內(nèi)容之一，其探測(cè)的氣象要素一般包括氣溫、濕度、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向等。
[0003]大氣邊界層探測(cè)可依托現(xiàn)有的高空氣象站開展。高空氣象站是氣象部門設(shè)在陸地或海上實(shí)施高空氣象觀測(cè)的場(chǎng)所，其主要任務(wù)是定時(shí)施放攜帶無線電探空儀的探空氣球探測(cè)高空氣象要素值，并將獲取的資料按世界氣象組織規(guī)定的統(tǒng)一格式整理、編報(bào)，通過通信系統(tǒng)傳輸給有關(guān)部門。高空站設(shè)備和場(chǎng)地除施放的無線電探空儀外，主要有溫、濕、壓等氣象要素的探空信號(hào)接收機(jī)和記錄設(shè)備。有不少高空氣象站還采用測(cè)風(fēng)雷達(dá)系統(tǒng)追蹤氣球的方式來進(jìn)行風(fēng)速和風(fēng)向的探測(cè)。由于高空氣象站站點(diǎn)較少，站間距較大，其數(shù)據(jù)僅能代表一定范圍內(nèi)的邊界層特征，往往無法滿足科學(xué)研究的實(shí)際需求；同時(shí)無線電探空儀探空儀上升速度高達(dá)6?7m/s，以保證傳感器的通風(fēng)要求，導(dǎo)致無法對(duì)大氣邊界層進(jìn)行高分辨率探測(cè)。
[0004]若研究區(qū)域距離高空氣象站站點(diǎn)較遠(yuǎn)，則往往通過系留探空系統(tǒng)開展大氣邊界層探測(cè)。系留探空系統(tǒng)組成主要包括氣艇、系留繩、絞車、探空儀以及地面接收系統(tǒng)等，其中氣艇體積一般超過6立方米、絞車重量達(dá)60千克。為保證系留探空系統(tǒng)的安全，要求風(fēng)速較大或有降水事件發(fā)時(shí)停止觀測(cè)。因此，在系留探空系統(tǒng)開展大氣邊界層探測(cè)時(shí)，可能因氣象條件不符合要求而導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺測(cè)；同時(shí)氣艇、絞車等也需轉(zhuǎn)移至庫(kù)房等安全區(qū)域，對(duì)野外觀測(cè)場(chǎng)地提出茍1刻的要求，也造成人力的大量浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有大氣邊界層探測(cè)常用手段所存在的觀測(cè)條件要求高、探測(cè)數(shù)據(jù)分辨率低、數(shù)據(jù)缺測(cè)率高等上述不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無線電探空系統(tǒng)，用于開展全天候的高分辨率大氣邊界層探測(cè)，在確保探測(cè)數(shù)據(jù)的完整性的同時(shí)，還可有效減少人力的支出，是現(xiàn)有大氣邊界層探測(cè)常用手段的可行性替代方案。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
本發(fā)明提供一種無線電探空系統(tǒng)，包括殼體、探空單元和地面數(shù)據(jù)處理單元，其中，探空單元包括螺旋槳以及設(shè)置在殼體內(nèi)的電機(jī)、無線電探空儀，無線電探空儀包括供電的電源模塊、微型處理器、氣壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、衛(wèi)星定位導(dǎo)航傳感器、無線數(shù)傳模塊，氣壓傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器的感應(yīng)部分伸出殼體外;螺旋槳設(shè)置在殼體的外，與電機(jī)連接；電機(jī)、氣壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、衛(wèi)星定位導(dǎo)航傳感器、無線數(shù)傳模塊分別與微型處理器連接;地面數(shù)據(jù)處理單元包括依次連接的地面無線數(shù)傳模塊和存儲(chǔ)模塊;微型處理器通過電機(jī)控制螺旋槳旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)無線電探空儀升空，并將無線電探空儀中各傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)傳模塊傳輸至地面數(shù)據(jù)處理單元;地面無線數(shù)傳模塊將接收到的數(shù)據(jù)分別傳輸至存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，以供工作人員調(diào)用。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，還包括與地面無線數(shù)傳模塊連接的顯示模塊。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，還包括安裝在殼體上的發(fā)射天線，發(fā)射天線與無線發(fā)射模塊連接。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，微型處理器為STM32F407型號(hào)的單片機(jī)。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，存儲(chǔ)模塊的型號(hào)為T24C256。
[0011]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:本發(fā)明的技術(shù)方案可開展全天候的高分辨率大氣邊界層探測(cè)，在確保探測(cè)數(shù)據(jù)的完整性的同時(shí)，還可有效減少人力的支出。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0013]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。
[0014]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0015]下面對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
本發(fā)明提供一種無線電探空系統(tǒng)，包括殼體、探空單元和地面數(shù)據(jù)處理單元，其中，探空單元包括螺旋槳以及設(shè)置在殼體內(nèi)的電機(jī)、無線電探空儀，無線電探空儀包括供電的電源模塊、微型處理器、氣壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、衛(wèi)星定位導(dǎo)航傳感器、無線數(shù)傳模塊，氣壓傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器的感應(yīng)部分伸出殼體外;螺旋槳設(shè)置在殼體的外，與電機(jī)連接；電機(jī)、氣壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、衛(wèi)星定位導(dǎo)航傳感器、無線數(shù)傳模塊分別與微型處理器連接;地面數(shù)據(jù)處理單元包括依次連接的地面無線數(shù)傳模塊和存儲(chǔ)模塊;微型處理器通過電機(jī)控制螺旋槳旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)無線電探空儀升空，并將無線電探空儀中各傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)傳模塊傳輸至地面數(shù)據(jù)處理單元;地面無線數(shù)傳模塊將接收到的數(shù)據(jù)分別傳輸至存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，以供工作人員調(diào)用。
[0016]本發(fā)明中，該探空系統(tǒng)還包括與地面無線數(shù)傳模塊連接的顯示模塊;還包括安裝在殼體上的發(fā)射天線，發(fā)射天線與無線發(fā)射模塊連接。其中，微型處理器為STM32F407型號(hào)的單片機(jī);存儲(chǔ)模塊的型號(hào)為T24C256。
[0017]本發(fā)明一種無線電探空系統(tǒng)，其具體工作流程如下: 步驟一:安裝地面數(shù)據(jù)處理單元:根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的觀測(cè)場(chǎng)地，將地面無線數(shù)傳模塊和存儲(chǔ)模塊連接，確認(rèn)連接無誤后進(jìn)行下一步驟。
[0018]步驟二:準(zhǔn)備探空單元:將螺旋槳安裝在殼體的頂上，并將其與電機(jī)連接;打開無線電探空儀的電源，并通過確定地面數(shù)據(jù)處理單元是否有接收數(shù)據(jù)，來確定無線電探空儀是否工作正常。
[0019]步驟三:開展大氣邊界層探測(cè):根據(jù)實(shí)際需求，在微處理器中預(yù)先設(shè)置程序，使其控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)螺旋槳;在螺旋槳的作用下，帶動(dòng)殼體升空;無線電探空儀將所在高度的氣象要素采集后，通過無線數(shù)據(jù)傳送的方式把數(shù)據(jù)發(fā)至地面;地面數(shù)據(jù)處理單元通過地面無線數(shù)傳模塊接收，并發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，實(shí)現(xiàn)氣象要素?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)。
[0020]步驟四:數(shù)據(jù)整理與分析:當(dāng)無線電探空儀上升至指定高度后，地面數(shù)據(jù)處理單元結(jié)束數(shù)據(jù)的處理工作，工作人員對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，并根據(jù)要求制作大氣邊界層高度、逆溫層、風(fēng)場(chǎng)特性以及溫、濕廓線等探測(cè)報(bào)告產(chǎn)品。
[0021]以上所述，僅為本發(fā)明中的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無線電探空系統(tǒng)，其特征在于，包括殼體、探空單元和地面數(shù)據(jù)處理單元，其中，探空單元包括螺旋槳以及設(shè)置在殼體內(nèi)的電機(jī)、無線電探空儀，無線電探空儀包括供電的電源模塊、微型處理器、氣壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、衛(wèi)星定位導(dǎo)航傳感器、無線數(shù)傳模塊，氣壓傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器的感應(yīng)部分伸出殼體外;螺旋槳設(shè)置在殼體的外，與電機(jī)連接；電機(jī)、氣壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、衛(wèi)星定位導(dǎo)航傳感器、無線數(shù)傳模塊分別與微型處理器連接;地面數(shù)據(jù)處理單元包括依次連接的地面無線數(shù)傳模塊和存儲(chǔ)模塊； 微型處理器通過電機(jī)控制螺旋槳旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)無線電探空儀升空，并將無線電探空儀中各傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)傳模塊傳輸至地面數(shù)據(jù)處理單元;地面無線數(shù)傳模塊將接收到的數(shù)據(jù)分別傳輸至存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，以供工作人員調(diào)用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線電探空系統(tǒng)，其特征在于，還包括與地面無線數(shù)傳模塊連接的顯示模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線電探空系統(tǒng)，其特征在于，還包括安裝在殼體上的發(fā)射天線，發(fā)射天線與無線發(fā)射模塊連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線電探空系統(tǒng)，其特征在于，微型處理器為STM32F407型號(hào)的單片機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線電探空系統(tǒng)，其特征在于，存儲(chǔ)模塊的型號(hào)為T24C256。
【文檔編號(hào)】G01W1/08GK105974493SQ201610552030
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月14日
【發(fā)明人】禹勝林
【申請(qǐng)人】無錫信大氣象傳感網(wǎng)科技有限公司