一種無線電探空系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種無線電探空系統，包括殼體、探空單元和地面數據處理單元，其中，探空單元包括螺旋槳以及設置在殼體內的電機、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、衛星定位導航傳感器、無線數傳模塊；地面數據處理單元包括依次連接的地面無線數傳模塊和存儲模塊。本發明用于開展全天候的高分辨率大氣邊界層探測，在確保探測數據的完整性的同時，還可有效減少人力的支出，是現有大氣邊界層探測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
技術領域
[0001]本發明涉及一種無線電探空系統，屬于氣象探測技術領域。
【背景技術】
[0002]大氣邊界層是人類活動和各項生態環境構成的主要層次，是地球表面和自由大氣間動量、熱量和物質屬性交換必經的氣層。國內外重大氣象實驗大都把大氣邊界層研究作為核心的科學內容之一，其探測的氣象要素一般包括氣溫、濕度、氣壓、風速、風向等。
[0003]大氣邊界層探測可依托現有的高空氣象站開展。高空氣象站是氣象部門設在陸地或海上實施高空氣象觀測的場所，其主要任務是定時施放攜帶無線電探空儀的探空氣球探測高空氣象要素值，并將獲取的資料按世界氣象組織規定的統一格式整理、編報，通過通信系統傳輸給有關部門。高空站設備和場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接收機和記錄設備。有不少高空氣象站還采用測風雷達系統追蹤氣球的方式來進行風速和風向的探測。由于高空氣象站站點較少，站間距較大，其數據僅能代表一定范圍內的邊界層特征，往往無法滿足科學研究的實際需求；同時無線電探空儀探空儀上升速度高達6?7m/s，以保證傳感器的通風要求，導致無法對大氣邊界層進行高分辨率探測。
[0004]若研究區域距離高空氣象站站點較遠，則往往通過系留探空系統開展大氣邊界層探測。系留探空系統組成主要包括氣艇、系留繩、絞車、探空儀以及地面接收系統等，其中氣艇體積一般超過6立方米、絞車重量達60千克。為保證系留探空系統的安全，要求風速較大或有降水事件發時停止觀測。因此，在系留探空系統開展大氣邊界層探測時，可能因氣象條件不符合要求而導致數據缺測；同時氣艇、絞車等也需轉移至庫房等安全區域，對野外觀測場地提出茍1刻的要求，也造成人力的大量浪費。
【發明內容】
[0005]針對現有大氣邊界層探測常用手段所存在的觀測條件要求高、探測數據分辨率低、數據缺測率高等上述不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種無線電探空系統，用于開展全天候的高分辨率大氣邊界層探測，在確保探測數據的完整性的同時，還可有效減少人力的支出，是現有大氣邊界層探測常用手段的可行性替代方案。
[0006]本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案:
本發明提供一種無線電探空系統，包括殼體、探空單元和地面數據處理單元，其中，探空單元包括螺旋槳以及設置在殼體內的電機、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、衛星定位導航傳感器、無線數傳模塊，氣壓傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器的感應部分伸出殼體外;螺旋槳設置在殼體的外，與電機連接；電機、氣壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、衛星定位導航傳感器、無線數傳模塊分別與微型處理器連接;地面數據處理單元包括依次連接的地面無線數傳模塊和存儲模塊;微型處理器通過電機控制螺旋槳旋轉，帶動無線電探空儀升空，并將無線電探空儀中各傳感器采集到的數據通過無線數傳模塊傳輸至地面數據處理單元;地面無線數傳模塊將接收到的數據分別傳輸至存儲模塊進行存儲，以供工作人員調用。
[0007]作為本發明的進一步優化方案，還包括與地面無線數傳模塊連接的顯示模塊。
[0008]作為本發明的進一步優化方案，還包括安裝在殼體上的發射天線，發射天線與無線發射模塊連接。
[0009]作為本發明的進一步優化方案，微型處理器為STM32F407型號的單片機。
[0010]作為本發明的進一步優化方案，存儲模塊的型號為T24C256。
[0011]本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果:本發明的技術方案可開展全天候的高分辨率大氣邊界層探測，在確保探測數據的完整性的同時，還可有效減少人力的支出。
【具體實施方式】
[0012]下面詳細描述本發明的實施方式，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
[0013]本技術領域技術人員可以理解的是，除非特意聲明，這里使用的單數形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復數形式。應該進一步理解的是，本發明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，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”包括一個或更多個相關聯的列出項的任一單元和全部組合。
[0014]本技術領域技術人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0015]下面對本發明的技術方案做進一步的詳細說明:
本發明提供一種無線電探空系統，包括殼體、探空單元和地面數據處理單元，其中，探空單元包括螺旋槳以及設置在殼體內的電機、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、衛星定位導航傳感器、無線數傳模塊，氣壓傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器的感應部分伸出殼體外;螺旋槳設置在殼體的外，與電機連接；電機、氣壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、衛星定位導航傳感器、無線數傳模塊分別與微型處理器連接;地面數據處理單元包括依次連接的地面無線數傳模塊和存儲模塊;微型處理器通過電機控制螺旋槳旋轉，帶動無線電探空儀升空，并將無線電探空儀中各傳感器采集到的數據通過無線數傳模塊傳輸至地面數據處理單元;地面無線數傳模塊將接收到的數據分別傳輸至存儲模塊進行存儲，以供工作人員調用。
[0016]本發明中，該探空系統還包括與地面無線數傳模塊連接的顯示模塊;還包括安裝在殼體上的發射天線，發射天線與無線發射模塊連接。其中，微型處理器為STM32F407型號的單片機;存儲模塊的型號為T24C256。
[0017]本發明一種無線電探空系統，其具體工作流程如下: 步驟一:安裝地面數據處理單元:根據實際需求選擇合適的觀測場地，將地面無線數傳模塊和存儲模塊連接，確認連接無誤后進行下一步驟。
[0018]步驟二:準備探空單元:將螺旋槳安裝在殼體的頂上，并將其與電機連接;打開無線電探空儀的電源，并通過確定地面數據處理單元是否有接收數據，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:根據實際需求，在微處理器中預先設置程序，使其控制電機轉動，帶動螺旋槳;在螺旋槳的作用下，帶動殼體升空;無線電探空儀將所在高度的氣象要素采集后，通過無線數據傳送的方式把數據發至地面;地面數據處理單元通過地面無線數傳模塊接收，并發送至數據存儲模塊，實現氣象要素數據的存儲。
[0020]步驟四:數據整理與分析:當無線電探空儀上升至指定高度后，地面數據處理單元結束數據的處理工作，工作人員對接收到的數據進行整理與分析，并根據要求制作大氣邊界層高度、逆溫層、風場特性以及溫、濕廓線等探測報告產品。
[0021]以上所述，僅為本發明中的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術范圍內，可理解想到的變換或替換，都應涵蓋在本發明的包含范圍之內，因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種無線電探空系統，其特征在于，包括殼體、探空單元和地面數據處理單元，其中，探空單元包括螺旋槳以及設置在殼體內的電機、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、衛星定位導航傳感器、無線數傳模塊，氣壓傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器的感應部分伸出殼體外;螺旋槳設置在殼體的外，與電機連接；電機、氣壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、衛星定位導航傳感器、無線數傳模塊分別與微型處理器連接;地面數據處理單元包括依次連接的地面無線數傳模塊和存儲模塊； 微型處理器通過電機控制螺旋槳旋轉，帶動無線電探空儀升空，并將無線電探空儀中各傳感器采集到的數據通過無線數傳模塊傳輸至地面數據處理單元;地面無線數傳模塊將接收到的數據分別傳輸至存儲模塊進行存儲，以供工作人員調用。2.根據權利要求1所述的一種無線電探空系統，其特征在于，還包括與地面無線數傳模塊連接的顯示模塊。3.根據權利要求1所述的一種無線電探空系統，其特征在于，還包括安裝在殼體上的發射天線，發射天線與無線發射模塊連接。4.根據權利要求1所述的一種無線電探空系統，其特征在于，微型處理器為STM32F407型號的單片機。5.根據權利要求1所述的一種無線電探空系統，其特征在于，存儲模塊的型號為T24C256。
【文檔編號】G01W1/08GK105974493SQ201610552030
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月14日
【發明人】禹勝林
【申請人】無錫信大氣象傳感網科技有限公司