一種高空輻射探測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種高空輻射探測裝置，包括高空探測終端和地面監(jiān)測控制終端；其中，高空探測終端包括飛行器、設置在飛行器上的高空控制模塊、以及分別與高空控制模塊相連接的定位模塊、氣象輻射測量傳感器、第一通信模塊；地面監(jiān)測控制終端包括地面控制模塊、以及分別與地面控制模塊相連接的第二通信模塊、控制輸入裝置、信息輸出裝置；高空探測終端和地面監(jiān)測控制終端之間通過第一通信模塊、第二通信模塊進行通信。本實用新型設計的高空輻射探測裝置，結構簡單，能夠針對不同位置的太陽輻射情況，實現實時監(jiān)測，且監(jiān)測結果準確，具有權威性。
【專利說明】一種高空輻射探測裝置
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種高空輻射探測裝置。
【背景技術】
[0002]太陽輻射通過大氣，一部分到達地面，稱為直接太陽輻射；另一部分被大氣的分子、大氣中的微塵、水汽等吸收、散射和反射。被散射的太陽輻射一部分返回宇宙空間，另一部分到達地面,到達地面的這部分稱為散射太陽輻射。到達地面的散射太陽輻射和直接太陽輻射之和稱為總輻射。太陽輻射通過大氣后，其強度和光譜能量分布都發(fā)生變化。到達地面的太陽輻射能量比大氣上界小得多，在太陽光譜上能量分布在紫外光譜區(qū)幾乎絕跡，在可見光譜區(qū)減少40%，而在紅外光譜區(qū)增至60%。
[0003]在地球大氣上界，北半球夏至時，日輻射總量最大，從極地到赤道分布比較均勻；冬至時，北半球日輻射總量最小，極圈內為零，南北差異最大。南半球情況相反。春分和秋分時，日輻射總量的分布與緯度的余弦成正比。南、北回歸線之間的地區(qū)，一年內日輻射總量有兩次最大，年變化小。緯度愈高，日輻射總量變化愈大。
[0004]就全球平均而言，太陽總輻射只占到達大氣上界太陽輻射的45%?？傒椛淞侩S緯度升聞而減小，隨聞度升聞而增大。一天內中午如后最大，夜間為O ; —年內夏大冬小。太陽輻射能在可見光線(0.4?0.76 μ m)、紅外線(>0.76 μ m)和紫外線(〈0.4 μ m)分別占43%、53%和4%，即集中于短波波段,故將太陽輻射稱為短波輻射。
[0005]近年來，大量化學物質破壞了大氣層中的臭氧層，破壞了這道保護人類健康的天然屏障。據國家氣象中心提供的報告顯示，1979年以來我國大氣臭氧層總量逐年減少，在20年間臭氧層減少了 14%。而臭氧層每遞減I %，皮膚癌的發(fā)病率就會上升3 %。因此，我們需要隨時對大氣中的太陽輻射進行監(jiān)測，但是現有技術中，針對太陽輻射的監(jiān)測，多采用地面固定式儀器，所測數據只能反映所測局部地區(qū)的情況，不具權威性，并且由于監(jiān)測裝置設置地面，相對大氣層來說，距離遠，對于大氣層中太陽輻射情況的測量缺乏準確性。
實用新型內容
[0006]針對上述技術問題，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構簡單，能夠針對不同位置的太陽輻射情況，實現實時監(jiān)測的高空輻射探測裝置。
[0007]本實用新型為了解決上述技術問題采用以下技術方案:本實用新型設計了一種高空輻射探測裝置，包括高空探測終端和地面監(jiān)測控制終端；其中，高空探測終端包括飛行器、設置在飛行器上的高空控制模塊、以及分別與高空控制模塊相連接的定位模塊、氣象輻射測量傳感器、第一通信模塊；地面監(jiān)測控制終端包括地面控制模塊、以及分別與地面控制模塊相連接的第二通信模塊、控制輸入裝置、信息輸出裝置；高空探測終端和地面監(jiān)測控制終端之間通過第一通信模塊、第二通信模塊進行通信。
[0008]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術方案:所述飛行器包括探空氣球、以及設置在探空氣球表面的數個微型電控氣泵，各個微型電控氣泵分別與所述高空控制模塊相連接。[0009]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術方案:所述飛行器為無人機。
[0010]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術方案:所述定位模塊包括衛(wèi)星定位模塊和慣性測量模塊，衛(wèi)星定位模塊和慣性測量模塊分別與所述高空控制模塊相連接。
[0011]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術方案:所述高空探測終端還包括與高空控制模塊相連接的云層圖像采集模塊。
[0012]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術方案:所述云層圖像采集模塊為0V7670圖像采集模塊。
[0013]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術方案:所述氣象輻射測量傳感器為CNR4型號傳感器。
[0014]本實用新型所述一種高空輻射探測裝置采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果:
[0015](I)本實用新型設計的高空輻射探測裝置，結構簡單，采用飛行器和氣象輻射測量傳感器構成高空探測終端，并且與地面監(jiān)測控制終端之間通過通信模塊進行通信，保證了本實用新型設計的高空輻射探測裝置能夠實時采集各個不同位置的太陽輻射；
[0016](2)本實用新型設計的高空輻射探測裝置中，針對高空探測終端中的飛行器，設計了兩種應用實時例，不僅可以采用無人機，而且還可以采用探空氣球配合微型電控氣泵實現，避免了傳統(tǒng)探空氣球飛行的無方向性問題；設計的兩種實施例均可針對飛行器的飛行軌跡實現有效控制，使得高空輻射探測裝置的工作過程能夠在監(jiān)測人員的控制下進行；
[0017](3)本實用新型設計的高空輻射探測裝置中，針對高空探測終端中的定位模塊，采用衛(wèi)星定位模塊和慣性測量模塊相結合的方式實現針對高空探測終端的定位，即提高了定位精度，又保證了高空輻射探測裝置實際工作中的可靠性；
[0018](4)本實用新型設計的高空輻射探測裝置中，高空探測終端中還設計了與高空控制模塊相連接的云層圖像采集模塊，可以在對太陽輻射監(jiān)測的同時，實現對高空云層的拍攝，以便監(jiān)測人員可以更好的對太陽輻射情況進行分析。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型設計的高空輻射探測裝置的功能模塊圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合說明書附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0021]如圖1所示，本實用新型設計了一種高空輻射探測裝置，包括高空探測終端和地面監(jiān)測控制終端；其中，高空探測終端包括飛行器、設置在飛行器上的高空控制模塊、以及分別與高空控制模塊相連接的定位模塊、氣象輻射測量傳感器、第一通信模塊；地面監(jiān)測控制終端包括地面控制模塊、以及分別與地面控制模塊相連接的第二通信模塊、控制輸入裝置、信息輸出裝置；高空探測終端和地面監(jiān)測控制終端之間通過第一通信模塊、第二通信模塊進行通信。本實用新型設計的高空輻射探測裝置，結構簡單，采用飛行器和氣象輻射測量傳感器構成高空探測終端，并且與地面監(jiān)測控制終端之間通過通信模塊進行通信，保證了本實用新型設計的高空輻射探測裝置能夠實時采集各個不同位置的太陽輻射。
[0022]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術方案:所述飛行器包括探空氣球、以及設置在探空氣球表面的數個微型電控氣泵，各個微型電控氣泵分別與所述高空控制模塊相連接。
[0023]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術方案:所述飛行器為無人機。
[0024]本實用新型設計的高空輻射探測裝置中，針對高空探測終端中的飛行器，設計了兩種應用實時例，不僅可以采用無人機，而且還可以采用探空氣球配合微型電控氣泵實現，避免了傳統(tǒng)探空氣球飛行的無方向性問題；設計的兩種實施例均可針對飛行器的飛行軌跡實現有效控制，使得高空輻射探測裝置的工作過程能夠在監(jiān)測人員的控制下進行。
[0025]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術方案:所述定位模塊包括衛(wèi)星定位模塊和慣性測量模塊，衛(wèi)星定位模塊和慣性測量模塊分別與所述高空控制模塊相連接。采用衛(wèi)星定位模塊和慣性測量模塊相結合的方式實現針對高空探測終端的定位，即提高了定位精度，又保證了高空輻射探測裝置實際工作中的可靠性。
[0026]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術方案:所述高空探測終端還包括與高空控制模塊相連接的云層圖像采集模塊，可以在對太陽輻射監(jiān)測的同時，實現對高空云層的拍攝，以便監(jiān)測人員可以更好的對太陽輻射情況進行分析。
[0027]實際應用中，所述云層圖像采集模塊為0V7670圖像采集模塊。作為本實用新型的一種優(yōu)選技術方案:所述氣象福射測量傳感器為CNR4型號傳感器,它是Kipp&Zonen推出的凈輻射傳感器。作為CNRl凈輻射傳感器的升級產品，CNR4在產品性能以及易用性方面有了進一步的提升。CNR4采用符合ISO 9060:1990標準的二級短波輻射表作為短波輻射傳感器，同時還配有2個長波輻射傳感器。儀器采用全新設計的結構外形，4個輻射傳感器與儀器本身有機整合為一體，外形更加小巧、輕便，為用戶的使用帶來更多的方便。CNR4標配有Pt-1OO鉬電阻和IOK熱敏電阻，用于測量儀器的內部溫度，對所測量的輻射數據進行補償修正，從而使測量數據更加準確、可靠。它配備的防水電纜使其能夠避免降水或水汽對設備產生的不利影響。用戶可以為CNR4選配具備加熱功能的CNF4通風裝置，不僅能夠保證凈輻射傳感器周圍環(huán)境的空氣流通，進一步減小溫度對測量產生的影響，而且其自帶的加熱裝置能夠有效融化覆蓋在設備上的積雪、凝霜等，保證設備正常工作。CNR4配有水平泡，使儀器的安裝、使用與維護都非常方便。同時其使用的可拆卸安裝支架為運輸和使用都提供了極大的便利。衛(wèi)星定位模塊采用XW-ADU3600定位定向OEM模塊，慣性測量模塊由三軸加速度計和三軸陀螺儀組成，其中三軸加速度計采用XW-AS1920石英加速度計，三軸陀螺儀采用ENC03-MB。
[0028]本實用新型設計的高空輻射探測裝置在實際應用中，高空探測終端升空前，定位模塊中的衛(wèi)星定位模塊工作，獲取當前高空探測終端的位置坐標，實現針對慣性測量模塊的校準，校準結束后，高空探測終端中的飛行器開始工作，高空探測終端升空，當天氣情況較好時，定位模塊中的衛(wèi)星定位模塊和慣性測量模塊共同工作，對高空探測終端進行實時定位，當天氣情況不好時，如大氣中的電離層對衛(wèi)星信號產生影響時，關閉衛(wèi)星定位模塊，由慣性測量模塊單獨工作，為高空探測終端提供定位；高空探測終端升空后，高空探測終端和地面監(jiān)測控制終端之間通過第一通信模塊、第二通信模塊進行通信，設置在高空探測終端中的氣象輻射測量傳感器、云層圖像采集模塊實時工作，實現針對太陽輻射的實時監(jiān)測，以及云層圖像的實時拍攝，并將監(jiān)測數據和采集的云層圖像實時發(fā)回地面監(jiān)測控制終端，通過信息輸出裝置向監(jiān)測人員顯示輸出；并且地面監(jiān)測人員還可以利用地面監(jiān)測控制終端中的控制輸入裝置通過地面監(jiān)測控制終端與高空探測終端進行通信，實現對云層圖像采集模塊的控制，使得云層圖像采集模塊的工作控制方式變得更加人性化；高空探測終端升空后，針對飛行器可以采用的兩種結構，可以按如下方式分別操作，實現針對飛行器飛行軌跡的控制，其中，當飛行器采用無人機時，地面監(jiān)測人員可以直接遠程控制無人機的飛行，實現飛行軌跡的控制；當飛行器采用探空氣球結構時，由于探空氣球表面的數個微型電控氣泵分別與高空控制模塊相連接，地面監(jiān)測人員就可以利用地面監(jiān)測控制終端中的控制輸入裝置通過地面監(jiān)測控制終端與高空探測終端進行通信，分別控制各個微型電控氣泵工作，利用微型電控氣泵噴氣產生的反沖力去控制探空氣球的飛行軌跡；當地面監(jiān)測控制終端實現了針對高空探測終端飛行軌跡的控制之后，就可以實現針對太陽輻射準確監(jiān)測，以及實現針對云層圖像的采集工作，實際應用中，高空控制模塊和地面控制模塊均可采用單片機或是PC實現。
[0029]綜上，本實用新型設計的高空輻射探測裝置，結構簡單，解決了傳統(tǒng)檢測裝置的缺點，實現了針對太陽輻射更加準確、更加靈活的監(jiān)測方式，具有廣泛的市場應用推廣價值。
[0030]上面結合附圖對本實用新型的實施方式作了詳細說明，但是本實用新型并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下做出各種變化。
【權利要求】
1.一種高空輻射探測裝置，其特征在于:包括高空探測終端和地面監(jiān)測控制終端；其中，高空探測終端包括飛行器、設置在飛行器上的高空控制模塊、以及分別與高空控制模塊相連接的定位模塊、氣象輻射測量傳感器、第一通信模塊；地面監(jiān)測控制終端包括地面控制模塊、以及分別與地面控制模塊相連接的第二通信模塊、控制輸入裝置、信息輸出裝置；高空探測終端和地面監(jiān)測控制終端之間通過第一通信模塊、第二通信模塊進行通信。
2.根據權利要求1所述一種高空輻射探測裝置，其特征在于:所述飛行器包括探空氣球、以及設置在探空氣球表面的數個微型電控氣泵，各個微型電控氣泵分別與所述高空控制模塊相連接。
3.根據權利要求1所述一種高空輻射探測裝置，其特征在于:所述飛行器為無人機。
4.根據權利要求1所述一種高空輻射探測裝置，其特征在于:所述定位模塊包括衛(wèi)星定位模塊和慣性測量模塊，衛(wèi)星定位模塊和慣性測量模塊分別與所述高空控制模塊相連接。
5.根據權利要求1所述一種高空輻射探測裝置，其特征在于:所述高空探測終端還包括與高空控制模塊相連接的云層圖像采集模塊。
6.根據權利要求5所述一種高空輻射探測裝置，其特征在于:所述云層圖像采集模塊為0V7670圖像采集模塊。
7.根據權利要求1所述一種高空輻射探測裝置，其特征在于:所述氣象輻射測量傳感器為CNR4型號傳感器。
【文檔編號】G01W1/02GK203720382SQ201320822158
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權日:2013年12月16日
【發(fā)明者】王其, 楊常松, 唐慧強, 張自嘉 申請人:南京信息工程大學