本實(shí)用新型涉及氣象監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種車載氣象監(jiān)測無人機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

氣象監(jiān)測系統(tǒng)用于對監(jiān)測區(qū)域的氣象參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。傳統(tǒng)的氣象站多為固定形式，不能滿足地域的使用需求。而移動(dòng)氣象站則會(huì)受到續(xù)航能力的影響，無法長時(shí)間在空中進(jìn)行監(jiān)測，從而無法滿足使用需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種不受空間限制且可以長時(shí)間使用的車載氣象監(jiān)測無人機(jī)系統(tǒng)。

一種車載氣象監(jiān)測無人機(jī)系統(tǒng)，包括：車載平臺，設(shè)置有控制裝置、電源供電裝置和收放線機(jī)構(gòu)；所述電源供電裝置用于為所述車載氣象監(jiān)測無人機(jī)系統(tǒng)提供電能；所述收放線機(jī)構(gòu)上的線纜的一端與所述電源供電裝置、所述控制裝置連接，所述線纜的另一端與系留無人機(jī)連接；所述系留無人機(jī)；所述系留無人機(jī)上設(shè)置有氣象監(jiān)測裝置，以監(jiān)測所述系留無人機(jī)所在區(qū)域的氣象參數(shù)并通過所述線纜傳輸給所述控制裝置；以及阻尼器，設(shè)置在所述線纜上靠近所述系留無人機(jī)所在的一端；所述阻尼器用于減少所述系留無人機(jī)所在端的線纜上的振動(dòng)。

上述車載氣象監(jiān)測無人機(jī)系統(tǒng)，通過車載平臺可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的移動(dòng)，從而使得氣象監(jiān)測過程不會(huì)受到空間限制。設(shè)置有氣象監(jiān)測裝置的系留無人機(jī)通過線纜與車載平臺的電源供電裝置連接，從而由電源供電裝置供電，確保系留無人機(jī)可以長時(shí)間在空中工作，也即使得整個(gè)車載氣象監(jiān)測無人機(jī)系統(tǒng)可以長時(shí)間使用，滿足使用需求。并且，在系留無人機(jī)所在端的線纜上設(shè)置有阻尼器，從而可以減少線纜上該端的振動(dòng)，避免線纜由于強(qiáng)風(fēng)振動(dòng)而脫落，提高了線纜連接的穩(wěn)定性，進(jìn)而可以增強(qiáng)整個(gè)系留無人機(jī)工作的穩(wěn)定性，使得車載氣象監(jiān)測無人機(jī)系統(tǒng)能夠在不同的環(huán)境下正常工作。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述氣象監(jiān)測裝置包括溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、氣壓傳感器和在線粒子成分分析儀中的至少一種。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述阻尼器包括固定部件、支撐絞線和質(zhì)量塊；所述固定部件固定于所述線纜上且用于固定所述支撐絞線；所述支撐絞線與所述線纜平行設(shè)置；所述支撐絞線的每一端均固定有所述質(zhì)量塊。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述線纜為光電復(fù)合線纜。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電源供電裝置包括供電單元、整流單元和儲(chǔ)能電池單元；所述供電單元用于提供交流電；所述整流單元用于將所述供電單元輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電后通過線纜向所述系留無人機(jī)供電或者輸出給所述儲(chǔ)能電池單元；所述儲(chǔ)能電池單元用于存儲(chǔ)并按需釋放電能。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述系留無人機(jī)還包括無線通信裝置；所述無線通信裝置與所述氣象監(jiān)測裝置連接；所述無線通信裝置用于與監(jiān)控終端連接，以將所述氣象監(jiān)測裝置監(jiān)測到的氣象信息輸出給所述監(jiān)控終端。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述系留無人機(jī)還包括DC-DC降壓模塊、旋翼動(dòng)力設(shè)備、飛控設(shè)備和視頻采集設(shè)備；所述DC-DC降壓模塊用于將所述線纜中的直流電進(jìn)行降壓處理后給所述旋翼動(dòng)力設(shè)備、飛控設(shè)備和所述視頻采集設(shè)備供電。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述系留無人機(jī)上還設(shè)置有目標(biāo)檢測跟蹤設(shè)備；所述目標(biāo)檢測跟蹤設(shè)備用于實(shí)時(shí)檢測所述車載平臺的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并控制所述系留無人機(jī)跟隨所述車載平臺的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述車載平臺上設(shè)置有固定裝置和移動(dòng)導(dǎo)軌；所述收放線機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)輪盤、動(dòng)滑輪和定滑輪；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)和所述旋轉(zhuǎn)輪盤固定在所述固定裝置上；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于根據(jù)控制指令對所述旋轉(zhuǎn)輪盤的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制；所述定滑輪通過所述固定裝置固定于所述旋轉(zhuǎn)輪盤的上方；所述動(dòng)滑輪固定在所述移動(dòng)導(dǎo)軌上；所述移動(dòng)導(dǎo)軌平行于所述動(dòng)滑輪和所述旋轉(zhuǎn)輪盤之間的線纜設(shè)置。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述收放線機(jī)構(gòu)還包括拉力計(jì)和反饋裝置；所述拉力計(jì)與所述動(dòng)滑輪上的線纜連接，并與所述反饋裝置連接；所述拉力計(jì)用于測量所述線纜產(chǎn)生的拉力并將測量結(jié)果反饋至所述反饋裝置；所述反饋裝置用于將所述拉力計(jì)的測量結(jié)果反饋至控制終端。

附圖說明

圖1為一實(shí)施例中的車載氣象監(jiān)測無人機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中的車載平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中的電源供電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖1中的系留無人機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖5為圖1中的系留無人機(jī)和阻尼器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實(shí)施方式。

一實(shí)施例中的車載氣象監(jiān)測無人機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)δ繕?biāo)區(qū)域的氣象參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。參見圖1，該車載氣象監(jiān)測無人機(jī)系統(tǒng)包括車載平臺100、系留無人機(jī)200和阻尼器300。系留無人機(jī)200通過線纜400與車載平臺100連接。

車載平臺100包括車體110以及設(shè)置在車體110上的電源供電裝置120和收放線機(jī)構(gòu)130，如圖2所示。車體110作為車載平臺100的主體，用于實(shí)現(xiàn)移動(dòng)、自主導(dǎo)航等基本功能。在本實(shí)施例中，車體110上包括駕駛室112以及開放式的承載平臺114。

電源供電裝置120固定在車體110上的承載平臺114上。電源供電裝置120用于為整個(gè)車載氣象監(jiān)測無人機(jī)系統(tǒng)供電。在本實(shí)施例中，電源供電裝置120包括供電單元122、整流單元124和儲(chǔ)能電池單元126，如圖3所示。供電單元122與整流單元124連接。供電單元122用于提供交流電并輸出給整流單元124。供電單元122可以為發(fā)電機(jī)或者外部供電輸入接口(如市電輸入接口)。在本實(shí)施例中，供電單元122包括發(fā)電機(jī)和外部供電輸入接口。因此供電單元122可以通過發(fā)電機(jī)發(fā)電向系統(tǒng)供電或者直接利用外部供電輸入接口的電能向系統(tǒng)供電。供電單元122輸入交流電。在其他的實(shí)施例中，供電單元122也可以直接輸入直流電。整流單元124的輸出端與儲(chǔ)能電池單元126連接，并通過電流輸出接口128與線纜400連接。整流單元124用于將供電單元122輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電后向線纜400供電，并在無需向線纜400供電或者供電充足情況下對儲(chǔ)能電池單元126充電，儲(chǔ)能電池單元126進(jìn)行電能存儲(chǔ)。儲(chǔ)能電池單元126的輸出端還通過電流輸出接口128與線纜400連接，從而在整流單元124輸出的電能不能滿足使用需求時(shí)，由儲(chǔ)能電池單元126供電，以滿足系留無人機(jī)200的穩(wěn)定供電。

收放線機(jī)構(gòu)130用于對線纜400進(jìn)行收放控制。參見圖2，收放線機(jī)構(gòu)130包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)131、旋轉(zhuǎn)輪盤132、定滑輪133和動(dòng)滑輪134。其中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)131、旋轉(zhuǎn)輪盤132和定滑輪133均通過車體110上的固定裝置116進(jìn)行固定。定滑輪133固定在旋轉(zhuǎn)輪盤132的上方。動(dòng)滑輪134通過車體110上的移動(dòng)導(dǎo)軌118進(jìn)行固定。因此，動(dòng)滑輪134可以沿著移動(dòng)導(dǎo)軌118進(jìn)行移動(dòng)。移動(dòng)導(dǎo)軌118平行于動(dòng)滑輪134和旋轉(zhuǎn)輪盤132之間的線纜400a設(shè)置。在本實(shí)施例，動(dòng)滑輪134連接的線纜400a和線纜400b幾乎保持平行狀態(tài)，以使得線纜400a和線纜400b上的拉力相同。在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)131可以根據(jù)外部控制指令對旋轉(zhuǎn)輪盤132上的齒輪1322進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)輪盤132的運(yùn)動(dòng)控制，進(jìn)而對線纜400進(jìn)行收放控制，以使得線纜400的收放與系留無人機(jī)200的運(yùn)動(dòng)匹配，避免二者不匹配造成線纜400的拉力過大或者線纜400冗余纏繞的問題發(fā)生。

在一實(shí)施例中，收放線機(jī)構(gòu)130還包括拉力計(jì)135和反饋裝置136。拉力計(jì)135與動(dòng)滑輪134上的線纜400連接。因此拉力計(jì)135可以對線纜400a和線纜400b上的拉力和進(jìn)行測量。拉力計(jì)135將測量到的拉力值輸出給反饋裝置136。反饋裝置136用于與外部控制終端連接，以將該拉力值反饋給外部控制終端。在本實(shí)施例中，系留無人機(jī)200同樣可以與外部控制終端進(jìn)行通信連接。因此，外部控制終端可以根據(jù)該拉力值以及系留無人機(jī)200的飛行狀態(tài)向驅(qū)動(dòng)電機(jī)131發(fā)出相應(yīng)的指令。例如，當(dāng)拉力值增大且系留無人機(jī)200在上升時(shí)，則給驅(qū)動(dòng)電機(jī)131發(fā)送指令，松放線纜400。當(dāng)拉力值減小且系留無人機(jī)20在下降時(shí)，則給驅(qū)動(dòng)電機(jī)131發(fā)送指令，回收線纜400。在其他狀態(tài)，比如風(fēng)大的情況下，會(huì)吹動(dòng)線纜400晃動(dòng)，從而導(dǎo)致拉力計(jì)135的拉力值增大，而系留無人機(jī)200并沒有上升或者下降，則不會(huì)控制旋轉(zhuǎn)輪盤132進(jìn)行收放線纜400的操作，避免造成線纜400冗余纏繞的危險(xiǎn)。

系留無人機(jī)200通過線纜400與車載平臺100上的電源供電裝置120連接，從而由電源供電裝置120進(jìn)行供電。在本實(shí)施例中，車載平臺100上還設(shè)置有控制裝置(圖中未示)。線纜400還與該控制裝置連接，從而通過線纜400實(shí)現(xiàn)車載平臺100與系留無人機(jī)200之間的數(shù)據(jù)傳輸。線纜400采用光電復(fù)合線纜。在本實(shí)施例中，線纜400采用Kevlar纖維包裹的光電復(fù)合導(dǎo)線，將車載平臺100的電能輸送到系留無人機(jī)200，并實(shí)現(xiàn)車載平臺100和系留無人機(jī)200的雙向光纖傳輸。Kevlar纖維密度低、強(qiáng)度高、韌性好、耐高溫，可增強(qiáng)導(dǎo)線的柔韌性、抗扭曲、抗沖擊和較重的機(jī)械負(fù)荷，整體編織屏蔽密度85％以上與特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效的抵抗外部干擾與電纜內(nèi)部的干擾，保證了信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。通過電源供電裝置120供電，可以實(shí)現(xiàn)系留無人機(jī)200的長時(shí)間供電，進(jìn)而滿足氣象監(jiān)測使用時(shí)長的需求。

系留無人機(jī)200上設(shè)置有DC-DC降壓模塊210、氣象監(jiān)測裝置220、旋翼動(dòng)力設(shè)備230、飛控設(shè)備240和視頻采集設(shè)備250，如圖4所示。其中，DC-DC降壓模塊210用于與線纜400連接，以將線纜400傳輸來的直流電進(jìn)行降壓處理，得到48V、24V、12V以及5V直流電后給相應(yīng)的設(shè)備如氣象監(jiān)測裝置220、旋翼動(dòng)力設(shè)備230、飛控設(shè)備240和視頻采集設(shè)備250進(jìn)行供電。其中，氣象監(jiān)測裝置220設(shè)置在系留無人機(jī)200的飛行器底座上。氣象監(jiān)測裝置220用于對系留無人機(jī)200所在區(qū)域的氣象參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測并通過線纜400輸出給車載平臺100上的控制裝置。氣象監(jiān)測裝置220包括溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、氣壓傳感器和在線粒子成分分析儀中的至少一種，以測量所在區(qū)域空氣環(huán)境質(zhì)量參數(shù)。各傳感器和在線粒子成分分析儀的測試信號按序輸出給氣象監(jiān)測裝置220內(nèi)的數(shù)據(jù)采集處理模塊，并經(jīng)過避雷處理后通過線纜400輸出給地面站的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)系統(tǒng)。地面站的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)系統(tǒng)可以將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、計(jì)算、繪圖并存儲(chǔ)等處理。在一實(shí)施例中，系留無人機(jī)200內(nèi)還設(shè)置有無線通信裝置270，用于將氣象監(jiān)測裝置220監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳輸給地面的監(jiān)控終端。通過線纜400將車載平臺100上的電源供電裝置120的供電提供給氣象監(jiān)測裝置220，使得氣象監(jiān)測裝置220可以24小時(shí)不間斷工作。

旋翼動(dòng)力設(shè)備230用于向螺旋槳提供動(dòng)力，飛控設(shè)備240則用于對系留無人機(jī)200進(jìn)行飛行控制。視頻采集設(shè)備250用于對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行音視頻信號采集，并傳回至地面監(jiān)控終端，以便于地面監(jiān)控終端了解目標(biāo)區(qū)域的實(shí)際情況。在一實(shí)施例中，系留無人機(jī)200還設(shè)置有目標(biāo)檢測跟蹤設(shè)備260。目標(biāo)檢測跟蹤設(shè)備260用于實(shí)時(shí)檢測車載平臺100的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而控制系留無人機(jī)200跟隨車載平臺100的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，以確保二者運(yùn)動(dòng)同步，避免二者運(yùn)動(dòng)不同步造成線纜400拉力過大的情況發(fā)生。

阻尼器300設(shè)置在線纜400上靠近系留無人機(jī)200的一端，如圖5所示。阻尼器300可以減少系留無人機(jī)200所在端的線纜400上的振動(dòng)，從而避免線纜400因外界作用力如強(qiáng)風(fēng)而振動(dòng)導(dǎo)致線纜400脫落的情況發(fā)生，提高了線纜400連接的穩(wěn)定性，進(jìn)而可以增強(qiáng)整個(gè)系留無人機(jī)200工作的穩(wěn)定性，使得車載氣象監(jiān)測無人機(jī)系統(tǒng)能夠在不同的環(huán)境下正常工作。

阻尼器300包括固定部件310、支撐絞線320和質(zhì)量塊330。固定部件310固定在線纜400上，且用于固定支撐絞線320。支撐絞線320平行于線纜400設(shè)置。支撐絞線320的每一端均設(shè)置有質(zhì)量塊330。支撐絞線320需要設(shè)置質(zhì)量塊330，因此具備一定的強(qiáng)度。在本實(shí)施例中，支撐絞線320為鋼絞線，質(zhì)量塊330采用重錘結(jié)構(gòu)，且二者關(guān)于固定部件310對稱設(shè)置。因此，在風(fēng)的作用下，由固定部件310作用于線纜400上的扭轉(zhuǎn)力矩和由質(zhì)量塊330作用于支撐絞線320上的扭轉(zhuǎn)力矩相互作用，從而可以將線纜400的振動(dòng)有效轉(zhuǎn)換為摩擦能量而消散掉，可有效防止線纜400的振動(dòng)。

上述車載氣象監(jiān)測無人機(jī)系統(tǒng)，通過車載平臺100可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的移動(dòng)，從而使得氣象監(jiān)測過程不會(huì)受到空間限制。設(shè)置有氣象監(jiān)測裝置220的系留無人機(jī)200通過線纜400與車載平臺的電源供電裝置120連接，從而由電源供電裝置120供電，確保系留無人機(jī)200可以長時(shí)間在空中工作，也即使得整個(gè)車載氣象監(jiān)測無人機(jī)系統(tǒng)可以長時(shí)間使用，滿足使用需求。并且，在系留無人機(jī)200所在端的線纜400上設(shè)置有阻尼器300，可以減少線纜400上該端的振動(dòng)，避免線纜由于強(qiáng)風(fēng)振動(dòng)而脫落，提高了線纜400連接的穩(wěn)定性，進(jìn)而可以增強(qiáng)整個(gè)系留無人機(jī)200工作的穩(wěn)定性，使得車載氣象監(jiān)測無人機(jī)系統(tǒng)能夠在不同的環(huán)境下正常工作。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。