基于无人机机载的气溶胶粒子垂直观测系统及采样方法
专利汇可以提供基于无人机机载的气溶胶粒子垂直观测系统及采样方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了无人机机载的 气溶胶 粒子垂直观测系统及 采样 方法，系统包括无人机机载平台系统、无人机地面操控平台、地面 数据采集 处理中心系统以及地面数据采集对比系统；采样方法包括，采用四叶螺旋桨轻型无人机，携带便携激光 泵 式气溶胶粒子参数测量仪器、多种气象 传感器 和光学图像摄录装置，按照预先设定的高度和航线自动 悬停 驾驶飞行，可以连续测量特定目标 空域 的垂直大气气溶胶粒子 质量 浓度和数浓度，以及 温度 、压 力 、湿度等大气环境参数和光学影像资料，并将采集到的数据通过无线协议发送到地面数据采集处理中心，跟地面数据采集对比系统进行质控后完成对数据的显示，分析和处理。整个系统结构紧凑，易于控制和调节，系统 稳定性 高且成本低廉。，下面是基于无人机机载的气溶胶粒子垂直观测系统及采样方法专利的具体信息内容。
1.一种无人机机载的气溶胶粒子垂直观测系统，其特征在于：包括无人机机载平台系统、无人机地面操控平台、地面数据采集处理中心系统以及地面数据采集对比系统；
所述的无人机机载平台系统用于进行精准悬停低空垂直观测，同时采集不同高度光学影像、气溶胶粒子和气象参数数据，通过近距离无线传输方式向地面数据采集处理中心系统实时传输探测数据，并将实时监控任务飞行状态数据传输至无人机地面操作平台；
所述的无人机地面操控平台，用于无人机的实时操控；用于进行任务规划，输入飞行参数，所述飞行参数包含飞行区域、飞行高度和频次；用于实时接收飞行状态数据；
所述的地面数据采集处理中心系统，用于各类探测数据采集分析处理，获得不同垂直高度气溶胶粒子质量浓度和数浓度数据，风、气压、温度和湿度等气象参量分布数据；将地面数据采集对比系统的数据与无人机采集的数据进行数据质控；对不同垂直高度光学影像进行图像识别处理，获得监测区域不同高度的垂直和水平方向的基于图像识别的能见度数据；
所述的地面数据采集对比系统，采集同区域地面观测站、大气成分、探空仪等数据，传送至地面数据采集中心供分析对比。
2.根据权利要求1所述的无人机机载的气溶胶粒子垂直观测系统，其特征在于：所述的无人机机载平台系统包括图像摄录装置、云台、气象要素传感器、气溶胶粒子采样装置和数据传输模块。
3.根据权利要求2所述的无人机机载的气溶胶粒子垂直观测系统，其特征在于：所述图像摄录装置和云台安装在无人机机载平台系统的正下方，用于获取垂直和水平方向的基于图像识别的能见度数据；
根据权利要求3所述的无人机机载的气溶胶粒子垂直观测系统，其特征在于：所述气象要素传感器包括温度、湿度、气压传感器；
根据权利要求2所述的无人机机载的气溶胶粒子垂直观测系统，其特征在于：所述气溶胶粒子采样装置内置有强力抽气泵吸入气体，利用后向散射探测气溶胶粒子，其包括激光发生模块、光电检测模块、光电转换模块、流量监控模块、流量调节模块、气泵、过滤器、控制模块、接口模块、通信模块和显示模块。
4.根据权利要求2所述的无人机机载的气溶胶粒子垂直观测系统，其特征在于：所述数据传输模块用于采用无线方式向地面数据采集处理中心系统和远程服务器传输探测的数据。
5.根据权利要求1所述的无人机机载的气溶胶粒子垂直观测系统，其特征在于：所述的无人机地面操控平台包括飞行控制模块，用于控制飞机进行精准低空悬停飞行；任务规划模块，用于每次开展飞行任务前，输入飞行参数，所述飞行参数包含：飞行区域、飞行高度和频次；任务监控模块，用于飞行中通实时监控飞机工作状态；数据采集存储传输模块，用于无人机的经纬度、海拔、高度等坐标信息进行实时采集并存储到存储模块里。
6.根据权利要求3所述的无人机机载的气溶胶粒子垂直观测系统，其特征在于：所述的地面数据采集处理中心系统包括：
数据接收存储模块，接收来自无人机机载平台系统传来的实时数据和地面数据采集对比系统传上来的对比分析数据；
数据预处理模块，用于对接收的数据进行分类导出、规整、订正，获得时间序列和不同高度分类数据；数据质控模块，采用质控算法和基于图像识别的算法，获得质控后的时间序列和不同高度分类数据及能见度数据；
数据分析模块，用于利用线性拟合方法，获得气溶胶粒子质量浓度和数浓度与高度、温度、湿度间的相关关系，用于分析不同高度气溶胶粒子质量浓度和数浓度的分布趋势及与相关气象参数之间的关系；利用基于图像识别的算法分析能见度垂直分布数据，绘制气溶胶粒子和大气能见度垂直分布曲线；与同区域地面自动站、大气成分站和探空站数据进行比对分析；
数据显示模块，对数据分析模块产生的数据进行数据显示、存储、查询、生成报表。
7.根据权利要求3所述的无人机机载的气溶胶粒子垂直观测系统，其特征在于：所述的地面数据采集对比系统包括：地面气象自动站，采集同区域内的地面气象要素；大气成分站，采集近地面的大气成分参数；探空仪，负责探测垂直高度的气象要素。
8.一种机载气溶胶粒子垂直观测采样方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、基于一次雾霾天气过程，选取采样地点和时间，做好垂直采样观测前准备；
（2）、将无人机机载平台系统展开，搭载上图像摄录装置、云台、气象要素传感器、气溶胶粒子采样装置和数据传输模块，系统进入开机自检模式，通过无人机地面操控平台确定飞行系统状态正常；
（3）、进行静态通电调试，校准图像摄录装置的位置、气象要素传感器和气溶胶粒子采样装置；
（4）、通过无人机地面操控平台规划划线和飞行高度，设航线逐层垂直上升，在50 m、
100m、150 m、200 m、250 m、300 m、350 m、400m、450m、500m十个高度层悬停进行数据采集，当该高度层执行完毕，爬升50 m 至下一个高度层，每次悬停采样时间为30s；
（5）、无人机升飞进行低空垂直采样观测，同步采集不同高度的气象要素数据，通过远程无线传输方式，向地面数据采集处理中心系统实时传输探测到数据，同时实时监控任务飞行状态；
（6）、地面数据采集处理中心系统获取地面数据采集对比系统的对比数据，与实时传输探测数据进行比对，对各类探测数据进行去噪、订正和拟合处理，获得不同高度气溶胶粒子、气压、温度、湿度分布数据；
（7）利用基于图像识别的算法分析能见度垂直分布数据，绘制气溶胶粒子和大气能见度垂直分布曲线。
基于无人机机载的气溶胶粒子垂直观测系统及采样方法
技术领域
背景技术
发明内容
所述的无人机地面操控平台，用于无人机的实时操控；用于进行任务规划，输入飞行参数，所述飞行参数包含飞行区域、飞行高度和频次；用于实时接收飞行状态数据；
所述的地面数据采集处理中心系统，用于各类探测数据采集分析处理，获得不同垂直高度气溶胶粒子质量浓度和数浓度数据，风、气压、温度和湿度等气象参量分布数据；将地面数据采集对比系统的数据与无人机采集的数据进行数据质控；对不同垂直高度光学影像进行图像识别处理，获得监测区域不同高度的垂直和水平方向的基于图像识别的能见度数据；
所述的地面数据采集对比系统，采集同区域地面观测站、大气成分、探空仪等数据，传送至地面数据采集中心供分析对比。
作为本发明的一种改进，所述气溶胶粒子采样装置内置有强力抽气泵吸入气体，利用后向散射探测气溶胶粒子，其包括激光发生模块、光电检测模块、光电转换模块、流量监控模块、流量调节模块、气泵、过滤器、控制模块、接口模块、通信模块和显示模块。
数据预处理模块，用于对接收的数据进行分类导出、规整、订正，获得时间序列和不同高度分类数据；数据质控模块，采用质控算法和基于图像识别的算法，获得质控后的时间序列和不同高度分类数据及能见度数据；
数据分析模块，用于利用线性拟合方法，获得气溶胶粒子质量浓度和数浓度与高度、温度、湿度间的相关关系，用于分析不同高度气溶胶粒子质量浓度和数浓度的分布趋势及与相关气象参数之间的关系；利用基于图像识别的算法分析能见度垂直分布数据，绘制气溶胶粒子和大气能见度垂直分布曲线；与同区域地面自动站、大气成分站和探空站数据进行比对分析；
数据显示模块，对数据分析模块产生的数据进行数据显示、存储、查询、生成报表。
（2）、将无人机机载平台系统展开，搭载上图像摄录装置、云台、气象要素传感器、气溶胶粒子采样装置和数据传输模块，系统进入开机自检模式，通过无人机地面操控平台确定飞行系统状态正常；
（3）、进行静态通电调试，校准图像摄录装置的位置、气象要素传感器和气溶胶粒子采样装置；
（4）、通过无人机地面操控平台规划划线和飞行高度，设航线逐层垂直上升，在50 m、
100m、150 m、200 m、250 m、300 m、350 m、400m、450m、500m十个高度层悬停进行数据采集，当该高度层执行完毕，爬升50 m 至下一个高度层，每次悬停采样时间为30s；
（5）、无人机升飞进行低空垂直采样观测，同步采集不同高度的气象要素数据，通过远程无线传输方式，向地面数据采集处理中心系统实时传输探测到数据，同时实时监控任务飞行状态；
（6）、地面数据采集处理中心系统获取地面数据采集对比系统的对比数据，与实时传输探测数据进行比对，对各类探测数据进行去噪、订正和拟合处理，获得不同高度气溶胶粒子、气压、温度、湿度分布数据；
（7）利用基于图像识别的算法分析能见度垂直分布数据，绘制气溶胶粒子和大气能见度垂直分布曲线。
具体实施方式
在数据整合和无线传输方面，用了STC15W4K56S4 单片机和3DR 数传进行数据的整合与实时回传。各传感器测量的数据通过串口通讯传到STC15W4K56S4 单片机里。然后单片机把所得数据进行加工转化通过串口通讯传给数传，再由数传将数据实时传输到地面数据采集处理中心系统。远距离传输用GPRS模块传输到远程服务器端。
步骤2）探测前准备：将无人机机载平台系统展开，搭载上图像摄录装置、云台、气象要素传感器、气溶胶粒子采样装置和数据传输模块，系统进入开机自检模式，通过无人机地面操控平台确定飞行系统状态正常；
步骤3）系统调试、仪器校准：进行静态通电调试，校准图像摄录装置的位置、气象要素传感器和气溶胶粒子采样装置；
步骤4）任务探测：通过无人机地面操控平台规划划线和飞行高度，设航线逐层垂直上升。在50 m、100m、150 m、200 m、250 m、300 m、350 m、400m、450m、500m十个高度层悬停进行数据采集。当该高度层执行完毕，爬升50 m 至下一个高度层。每次悬停采样时间为30s；
步骤5）数据传输、任务监控：无人机升飞进行低空垂直采样观测，同步采集不同高度的气象要素数据，通过远程无线传输方式，向地面数据采集处理中心系统实时传输探测到数据，同时实时监控任务飞行状态；
步骤6）数据接收、处理：地面数据采集处理中心系统获取地面数据采集对比系统的对比数据，与实时传输探测数据进行比对，对各类探测数据进行去噪、订正和拟合处理，获得不同高度气溶胶粒子、气压、温度、湿度分布数据；
步骤7）数据分析：利用基于图像识别的算法分析能见度垂直分布数据，绘制气溶胶粒子和大气能见度垂直分布曲线。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种棉麻成衣免烫整理方法 | 2020-05-08 | 524 |
| 一种航空灭火辅助装置和航空灭火方法 | 2020-05-12 | 701 |
| 一种聚萜烯树脂成衣免烫整理液及免烫后整理工艺 | 2020-05-08 | 105 |
| 一种聚氨酯成衣免烫整理液及免烫后整理工艺 | 2020-05-08 | 647 |
| 一种纯丝成衣免烫整理方法 | 2020-05-11 | 82 |
| 一种亚麻成衣免烫加工方法 | 2020-05-11 | 550 |
| 冷柜铰链组件 | 2020-05-08 | 454 |
| 一种森林灭火装备的侦查操瞄系统 | 2020-05-12 | 401 |
| 自动调节无人机悬停的方法、装置，光流模块及无人机 | 2020-05-08 | 354 |
| 基于四旋翼的智能拍照无人机、智能拍照系统及其方法 | 2020-05-11 | 421 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
