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【干货放送第四篇】无人机气象监测

2017-01-11 18:16:12 编辑 删除

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随着气象测量传感器、无人机制造、飞行控制及数据处理等技术的发展,无人机气象探测技术得到长足的发展,逐渐成熟并走向应用。这种大区域、长时间、连续气象探测方法在航天器发射与返回、重要武器试验、战场气象测量、恶劣天气监测、龙卷风近距环境探测监视等应用中具有独特的作用和优势。

  中文名:无人机气象监测

  外文名:uav meteorological monitoring

  目录

  背景简介

  ·行业简介

  ·行业需求

  无人机应用于气象监测系统

  执行方式

  操作要点

  背景简介行业简介

  气象信息是经济发展规划和农业发展的重要依据,也是国家可持续发展的需要。无人气象直升机在气象监测领域发挥出了自身的优势,低成本、低速、巡航距离远、高可靠性的无人机执行低空飞行任务,操作员可以很方便在地面的控制飞机的飞行路线和飞行高度。

  利用无人机技术开展国土资源调查与土地利用监测,可及时地反映各种国土资源的具体情况,增强资源开发、环境保护与灾害防治的预见性,为国土开发与整治,环境和灾害监测,水文地质、工程地质勘查,建设工程选址、选线及城市规划提供依据。

  行业需求1.我国国土辽阔,气象监测管理具有一定控制面上的局限性,通过现有的人工作业方式,效率不高;

  2.在气象监测天气预报方面,卫星图清晰度不高,无法获取有效的实时气象数据,预报依据不足;

  无人机应用于气象监测系统

  无人机气象飞机主要测量下列气象数据:温度、气压、湿度、风、真高度、各种图像(数据)、云形成类型和大小、能见度、湍流发生和大小、积冰。基本的气象观测准确度要求如下:

  能见度:±20%(≥0.1km,≤10km);

  云覆盖(最底层):±1/8;

  云底高:±30m(0~300m),±10%(>300);

  垂直风剖面:±10°,±2.5m/s;

  云顶高:±150m(≤1000m),±20%(>1000m);

  地面风:±10°,±2.5m/s;

  地面温度:±1°;

  垂直剖面温度:±1°;

  地面相对湿度:±5%;

  垂直剖面湿度:±5%;

  气压:±2%。

  为了进行天气预报,世界气象组织(WMO)规定了气象观测要素,其中一些要素可以直接测量,另一些要素由主观估测。主观估测用可见光、红外线和微波成像仪进行探测,所有设备必须适合系统选择的无人机,如重量、体积。

  执行方式

  任务通常要求无人机按预先选定的航线飞行。许多复杂因素将影响任务的执行,其中最重要的是无人机的性能。执行任务的方式有三个方面:

  1.直接测量。无人气象直升机装有常规气象传感器,对气象参数直接测量,主要是指温、湿、压等参数。无人机自身作平飞。垂直飞行和低飞,可测量到各层面的气象参数。水平飞行时飞机常保持一定的气压高度。为了对地面气象数据测量更准确,无人机必须降至150米高度作低空飞行。

  2.遥感测量。随着遥感技术的发展,无人气象直升机将以遥感测量为主。主要设备有宽波段红外辐射计、宽波段微波被动辐射仪、宽波段太阳被动辐射仪、能见度仪和多普勒雷达等。红外探测分辨率高,可以探测温度和水汽分布,但它受限制的原因是不能透过云层。获得降雨信息最好的设备室宽带微波辐射计,它可测量各种云图。

  3.空投探空仪和数据中继。无人气象直升机带十个空投探空仪,在50*50平方公里的面积上均匀散布,下降时间一般为几分钟,测量的数据一般有无人气象直升机中继。

  无人机气象监测特点优点1.低成本,性价比好。一架无人机的成本只需有人机的几十分之一,甚至几百分之一,而且使用和维护费用低。

  2.无人员伤亡的风险。

  3.生存力强。无人机广泛采用塑料、玻璃纤维和其它透波材料,能够快速修复。

  4.机动性好。小型无人机机体小、重量轻、不要求有专门设备的机场起降。

  操作要点

  无人气象直升机要求在各种恶劣天气飞行,数据传输系统和飞行控制系统也可能受到干扰,在这种情况下,飞机既要保持较快的速度飞行,又必须精确地测量各种气象数据,因此对无人气象直升机的各系统要求都很高。在低飞测量时,无人机与地面设备失去联系,因此无人气象直升机必须有自主飞行管理系统。无人气象直升机一般采用导航测风,因此要求有精确的导航定位系统。此外要求各种测量仪器惯性小、精确度高和可靠性好。


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