一種廣域協(xié)同精準(zhǔn)遙感平臺(tái)及其遙感方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種廣域協(xié)同精準(zhǔn)遙感平臺(tái)及其遙感方法，包括近空間遙感子平臺(tái)、地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備、近地面遙感無(wú)人機(jī)群；其中近空間遙感子平臺(tái)由長(zhǎng)滯空浮空器攜帶探空儀通過(guò)脫鉤裝置與滑翔無(wú)人機(jī)連接升空進(jìn)入20～30千米高空，近空間滑翔無(wú)人機(jī)通過(guò)攜帶的遙感與導(dǎo)航定位裝置，實(shí)現(xiàn)大范圍、長(zhǎng)駐空定位遙感；地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)遙感、運(yùn)動(dòng)、氣象信息大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布；近地面遙感無(wú)人機(jī)群攜帶不同的遙感、導(dǎo)航定位、氣象裝置接收地面監(jiān)控站發(fā)布的控制指令，在離地面3千米高空范圍內(nèi)協(xié)同完成遙感、導(dǎo)航定位等任務(wù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)協(xié)同遙感；平臺(tái)提供的遙感、運(yùn)動(dòng)、氣象信息大數(shù)據(jù)能提供給農(nóng)業(yè)、氣象、水利等部門，更好的服務(wù)國(guó)計(jì)民生。
【專利說(shuō)明】
一種廣域協(xié)同精準(zhǔn)遙感平臺(tái)及其遙感方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明是一種近空間與近地面協(xié)同遙感平臺(tái)及方法，能廣泛應(yīng)用于對(duì)地大范圍觀測(cè)的相關(guān)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)廣域、多種精度、協(xié)同對(duì)地精準(zhǔn)遙感探測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)廣大城鎮(zhèn)區(qū)域?qū)覍以馐苤T如旱澇災(zāi)害、人口居住區(qū)遭遇火災(zāi)、地震等突發(fā)性災(zāi)害的威脅，缺乏有效的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)手段，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大的損失;我國(guó)遭受嚴(yán)重的空氣污染，霧霾降低了大氣能見度，削弱了陽(yáng)光對(duì)農(nóng)作物的光合作用，可導(dǎo)致糧食減產(chǎn);我國(guó)國(guó)土地形復(fù)雜，耕地面積有限，耕地的保護(hù)、農(nóng)作物的種類缺乏統(tǒng)籌與監(jiān)管;某些工業(yè)和農(nóng)業(yè)活動(dòng)如污水和廢氣排放、焚燒秸桿帶來(lái)環(huán)境污染，缺少監(jiān)管這些違法行為的有效手段。因此，發(fā)展以提高精準(zhǔn)信息獲取能力為目的的先進(jìn)遙感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大范圍、快響應(yīng)地實(shí)時(shí)對(duì)地監(jiān)控，是目前解決上述問(wèn)題最為有效的技術(shù)手段。已有的技術(shù)，例如無(wú)人機(jī)遙感平臺(tái)工作區(qū)域有限;單一的近空間浮空氣球平臺(tái)機(jī)動(dòng)能力不足;衛(wèi)星遙感實(shí)時(shí)性較差，均存在平臺(tái)固有的缺點(diǎn)。現(xiàn)有的申請(qǐng)?zhí)枮?01510312110.6的專利《一種近空間氣象平臺(tái)》僅是一種測(cè)量環(huán)境氣象信息的平臺(tái)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間滯空測(cè)量，而且一次作業(yè)實(shí)驗(yàn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)多個(gè)局部區(qū)域的精準(zhǔn)測(cè)量，總之，現(xiàn)有的遙感平臺(tái)無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)廣域、協(xié)同、精準(zhǔn)遙感的任務(wù)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明技術(shù)解決問(wèn)題:針對(duì)現(xiàn)有平臺(tái)技術(shù)的不足，提出一種既能同時(shí)實(shí)現(xiàn)廣域、協(xié)同、精準(zhǔn)遙感任務(wù)，又能測(cè)量環(huán)境氣象信息的廣域協(xié)同精準(zhǔn)遙感平臺(tái)及方法。
[0004]本發(fā)明的廣域協(xié)同精準(zhǔn)遙感平臺(tái)，其技術(shù)方案包括:近空間遙感子平臺(tái)、地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備、近地面遙感無(wú)人機(jī)群;其中，近空間遙感子平臺(tái)由長(zhǎng)滯空浮空器攜帶探空儀通過(guò)脫鉤裝置與滑翔無(wú)人機(jī)連接升空進(jìn)入20?30千米高空，近空間滑翔無(wú)人機(jī)通過(guò)攜帶的遙感與導(dǎo)航定位裝置，實(shí)現(xiàn)大范圍、長(zhǎng)駐空定位遙感，獲取多源信息數(shù)據(jù)輸給地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備，所述多源信息數(shù)據(jù)包括遙感信息、運(yùn)動(dòng)信息、氣象信息數(shù)據(jù)傳;地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)多源信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布;近地面遙感無(wú)人機(jī)群攜帶不同的遙感、導(dǎo)航定位、氣象裝置接收地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備發(fā)布的控制指令，在離地面3千米高空范圍內(nèi)協(xié)同完成遙感、導(dǎo)航定位任務(wù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)協(xié)同遙感。
[0005]所述近空間遙感子平臺(tái)包括長(zhǎng)滯空浮空器、探空儀、脫鉤裝置、近空間滑翔無(wú)人機(jī)、滑翔機(jī)端遙感裝置、滑翔機(jī)端導(dǎo)航定位裝置、滑翔機(jī)端發(fā)射機(jī)和滑翔機(jī)端接收機(jī);長(zhǎng)滯空浮空器攜帶探空儀通過(guò)脫鉤裝置與近空間滑翔無(wú)人機(jī)連接升空進(jìn)入20?30千米高空，實(shí)現(xiàn)近空間廣域長(zhǎng)駐留對(duì)地遙感；當(dāng)遙感任務(wù)完成后，近空間滑翔無(wú)人機(jī)通過(guò)脫鉤裝置脫鉤后，開始滑翔降落；同時(shí)近空間滑翔無(wú)人機(jī)通過(guò)滑翔機(jī)端遙感裝置和滑翔機(jī)端導(dǎo)航定位裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)地遙感定位;探空儀、滑翔機(jī)端遙感裝置、滑翔機(jī)端導(dǎo)航定位裝置采集的多源信息數(shù)據(jù)通過(guò)滑翔機(jī)端發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)傳送地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備;最后由滑翔機(jī)端接收機(jī)接收地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備發(fā)送的控制指令使滑翔無(wú)人機(jī)滑翔飛行直到降落，實(shí)現(xiàn)機(jī)載設(shè)備回收。
[0006]所述地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備包括地面端接收機(jī)、地面端發(fā)射機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器和地面監(jiān)控裝置;地面端接收機(jī)接收近空間遙感子平臺(tái)或者近地面遙感無(wú)人機(jī)群的多源信息數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)服務(wù)器承擔(dān)多源信息數(shù)據(jù)的云端存儲(chǔ)，再由數(shù)據(jù)處理服務(wù)器對(duì)多源信息數(shù)據(jù)分析和計(jì)算，網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器對(duì)處理后的多源信息數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或者以太網(wǎng)絡(luò)傳送對(duì)外發(fā)布；最后，通過(guò)地面監(jiān)控裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)多源數(shù)據(jù)的可視化顯示，地面監(jiān)控裝置能通過(guò)地面端發(fā)射機(jī)傳送控制指令給近空間遙感子平臺(tái)。
[0007]所述近地面遙感無(wú)人機(jī)群包括無(wú)人機(jī)群、機(jī)群端遙感裝置、機(jī)群端導(dǎo)航定位裝置、氣象裝置、機(jī)群端發(fā)射機(jī)和機(jī)群端接收機(jī);無(wú)人機(jī)群通過(guò)機(jī)群端接收機(jī)接收任務(wù)指令，攜帶機(jī)群端遙感裝置、機(jī)群端導(dǎo)航定位裝置和氣象裝置中的一種或幾種載荷裝置，在離地面3千米高空范圍內(nèi)完成多源信息數(shù)據(jù)采集，多源信息數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)人機(jī)端發(fā)射機(jī)發(fā)送信息數(shù)據(jù)給地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備，完成近地面多機(jī)協(xié)同精準(zhǔn)遙感任務(wù)。
[0008]一種廣域協(xié)同精準(zhǔn)遙感平臺(tái)的遙感方法，實(shí)現(xiàn)為:近空間遙感子平臺(tái)將多源信息數(shù)據(jù)通過(guò)滑翔機(jī)端發(fā)射機(jī)傳輸給地面端接收機(jī)，地面端接收機(jī)將接收的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器中，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器對(duì)多源信息數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，計(jì)算處理后的多源信息數(shù)據(jù)傳至地面監(jiān)控裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)近空間遙感子平臺(tái)多源信息數(shù)據(jù)的監(jiān)控;近空間滑翔無(wú)人機(jī)與長(zhǎng)滯空浮空器連接部位的脫鉤裝置能與地面監(jiān)控裝置實(shí)現(xiàn)信息交互，脫鉤裝置通過(guò)近空間滑翔無(wú)人機(jī)端接收機(jī)接收地面監(jiān)控裝置發(fā)送的分離指令后，完成近空間滑翔無(wú)人機(jī)與長(zhǎng)滯空浮空器的分離;近空間滑翔無(wú)人機(jī)與長(zhǎng)滯空浮空器分離后，將滑翔過(guò)程中實(shí)時(shí)測(cè)量的多源信息數(shù)據(jù)通過(guò)滑翔機(jī)端發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程傳送地面端接收機(jī)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器對(duì)接收的多源信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器分析處理，處理后的多源信息數(shù)據(jù)傳至地面監(jiān)控裝置，通過(guò)數(shù)字、圖片或視頻的可視化形式實(shí)現(xiàn)對(duì)多源信息數(shù)據(jù)的監(jiān)視，同時(shí)地面監(jiān)控裝置也能通過(guò)地面端發(fā)射機(jī)發(fā)送控制指令，將控制指令發(fā)送給近空間滑翔無(wú)人機(jī)端接收機(jī)，成為控制滑翔機(jī)機(jī)翼舵機(jī)運(yùn)動(dòng)的指令信號(hào)，控制滑翔機(jī)滑翔姿態(tài);地面監(jiān)控裝置通過(guò)地面端接收機(jī)接收近空間滑翔無(wú)人機(jī)對(duì)局部區(qū)域更精準(zhǔn)遙感的需求指令后，地面監(jiān)控裝置指令近地面遙感無(wú)人機(jī)群由地面起飛對(duì)局部重點(diǎn)區(qū)域協(xié)同遙感作業(yè)，在總滯空時(shí)間最短、能源消耗最少、目標(biāo)覆蓋值最大約束條件下，完成觀測(cè)區(qū)域的協(xié)同精準(zhǔn)遙感;近空間滑翔無(wú)人機(jī)與近地面遙感無(wú)人機(jī)群攜帶遙感載荷，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種氣候條件下遙感信息的實(shí)時(shí)采集，近空間滑翔無(wú)人機(jī)與無(wú)人機(jī)群攜帶高精度輕小型導(dǎo)航定位裝置完成精準(zhǔn)定姿、定位、定向，無(wú)人機(jī)群攜帶氣象裝置實(shí)現(xiàn)飛行環(huán)境的溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向在內(nèi)的氣象信息的測(cè)量;地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備負(fù)責(zé)對(duì)長(zhǎng)滯空浮空器、近空間滑翔無(wú)人機(jī)、近地面遙感無(wú)人機(jī)群發(fā)送過(guò)來(lái)的遙感、運(yùn)動(dòng)、氣象信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、處理計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，實(shí)現(xiàn)近空間、近地面、地面一體化協(xié)同遙感，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)分類后通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)傳送給農(nóng)業(yè)、氣象、水利、國(guó)土部門參考利用，同時(shí)將處理后的信息傳送給地面監(jiān)控裝置，實(shí)現(xiàn)信息的監(jiān)視和控制。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)比優(yōu)點(diǎn)在于:
[0010](I)與單一無(wú)人機(jī)平臺(tái)相比，無(wú)人機(jī)雖然機(jī)動(dòng)性較強(qiáng)，但民用遙感應(yīng)仍然有飛行高度有限、監(jiān)測(cè)范圍小、空域駐留時(shí)間短等局限性。本發(fā)明的近空間遙感子平臺(tái)能在幾萬(wàn)米高空對(duì)地遙感、近地面多無(wú)人機(jī)能定點(diǎn)協(xié)同工作，擴(kuò)大了民用遙感監(jiān)測(cè)范圍，長(zhǎng)滯空浮空器與近空間滑翔無(wú)人機(jī)分離前能長(zhǎng)時(shí)間駐空工作，彌補(bǔ)了常規(guī)無(wú)人機(jī)遙感范圍有限，駐空能力不足的缺陷，實(shí)現(xiàn)了廣域遙感的特點(diǎn)。
[0011 ] (2)單一無(wú)人機(jī)遙感平臺(tái)帶載能力有限，出現(xiàn)故障將無(wú)法遙感作業(yè)，本發(fā)明中的近地面遙感無(wú)人機(jī)群協(xié)同遙感作業(yè)能分散風(fēng)險(xiǎn)，單架無(wú)人機(jī)出現(xiàn)故障，不影響其他無(wú)人機(jī)正常工作，能提升遙感平臺(tái)的容錯(cuò)性和系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為此發(fā)明的功能模塊圖；
[0013]圖2為此發(fā)明網(wǎng)絡(luò)總體方案圖；
[0014]圖3為此發(fā)明廣域協(xié)同精準(zhǔn)遙感方法工作過(guò)程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1所示，本發(fā)明廣域協(xié)同精準(zhǔn)遙感平臺(tái)包括近空間遙感子平臺(tái)、地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備、近地面遙感無(wú)人機(jī)群。長(zhǎng)滯空浮空器用長(zhǎng)滯空浮空氣球?yàn)槔M(jìn)行說(shuō)明，整個(gè)方案由近空間遙感子平臺(tái)、地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備、近地面遙感無(wú)人機(jī)群組成;其中近空間遙感子平臺(tái)由長(zhǎng)滯空浮空氣球攜帶探空儀通過(guò)脫鉤裝置與滑翔無(wú)人機(jī)連接升空進(jìn)入20?30千米高空，近空間滑翔無(wú)人機(jī)通過(guò)攜帶的遙感與導(dǎo)航定位裝置，實(shí)現(xiàn)大范圍、長(zhǎng)駐空定位遙感;地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)遙感、運(yùn)動(dòng)、氣象信息大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布;近地面遙感無(wú)人機(jī)群攜帶不同的遙感、導(dǎo)航定位、氣象裝置接收地面監(jiān)控站發(fā)布的控制指令，在離地面3千米高空范圍內(nèi)協(xié)同完成遙感、導(dǎo)航定位等任務(wù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)協(xié)同遙感;所述的近空間遙感子平臺(tái)由長(zhǎng)滯空浮空氣球、探空儀、脫鉤裝置、近空間滑翔無(wú)人機(jī)、滑翔機(jī)端遙感裝置、滑翔機(jī)端導(dǎo)航定位裝置、滑翔機(jī)端發(fā)射機(jī)、滑翔機(jī)端接收機(jī)組成，首先，長(zhǎng)滯空浮空氣球攜帶探空儀通過(guò)脫鉤裝置與近空間滑翔無(wú)人機(jī)連接升空進(jìn)入20?30千米高空，實(shí)現(xiàn)近空間廣域長(zhǎng)駐留對(duì)地遙感，其次，當(dāng)遙感任務(wù)完成后，近空間滑翔無(wú)人機(jī)通過(guò)脫鉤裝置脫鉤后，開始滑翔降落，同時(shí)近空間滑翔無(wú)人機(jī)通過(guò)滑翔機(jī)端遙感裝置和滑翔機(jī)端導(dǎo)航定位裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)地遙感定位，探空儀、滑翔機(jī)端遙感裝置、滑翔機(jī)端導(dǎo)航定位裝置采集的數(shù)據(jù)通過(guò)滑翔機(jī)端發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)傳送地面端接收機(jī)，最后，由滑翔機(jī)端接收機(jī)接收地面端發(fā)射機(jī)發(fā)送的控制指令滑翔飛行直到降落，實(shí)現(xiàn)機(jī)載設(shè)備回收;所述的地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備包括地面端接收機(jī)、地面端發(fā)射機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器和地面監(jiān)控裝置，首先，地面端接收機(jī)接收近空間遙感子平臺(tái)或者近地面遙感無(wú)人機(jī)群的遙感信息、運(yùn)動(dòng)信息、氣象信息等多源信息數(shù)據(jù)，其次，由數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)服務(wù)器承擔(dān)多源信息數(shù)據(jù)的云端存儲(chǔ)，然后，由數(shù)據(jù)處理服務(wù)器對(duì)多源信息數(shù)據(jù)分析和計(jì)算、接著網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器對(duì)處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或者以太網(wǎng)絡(luò)傳送農(nóng)業(yè)、氣象、水利等民用部門，最后，通過(guò)地面監(jiān)控裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)各類數(shù)據(jù)的可視化顯示，地面監(jiān)控裝置能通過(guò)地面端發(fā)射機(jī)傳送控制指令給脫鉤裝置、近空間滑翔無(wú)人機(jī)、近地面遙感無(wú)人機(jī)群;所述的近地面遙感無(wú)人機(jī)群由無(wú)人機(jī)群、機(jī)群端遙感裝置、機(jī)群端導(dǎo)航定位裝置、氣象裝置、機(jī)群端發(fā)射機(jī)、機(jī)群端接收機(jī)組成，無(wú)人機(jī)群通過(guò)接收機(jī)接收任務(wù)指令，攜帶機(jī)群端遙感裝置、機(jī)群端導(dǎo)航定位裝置和氣象裝置中的一種或幾種載荷裝置，在離地面3千米高空范圍內(nèi)完成遙感、氣象、運(yùn)動(dòng)信息采集，遙感、氣象、運(yùn)動(dòng)信息通過(guò)無(wú)人機(jī)端發(fā)射機(jī)發(fā)送信息數(shù)據(jù)給地面端接收機(jī)，完成近地面多機(jī)協(xié)同精準(zhǔn)遙感任務(wù)；
[0016]所述的近空間遙感子平臺(tái)將遙感信息、運(yùn)動(dòng)信息、氣象信息數(shù)據(jù)通過(guò)滑翔機(jī)端發(fā)射機(jī)傳輸給地面端接收機(jī)，接收的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器中，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，將處理后的數(shù)據(jù)傳至地面監(jiān)控裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)近空間遙感子平臺(tái)遙感、運(yùn)動(dòng)以及氣象信息的監(jiān)控;所述的近空間滑翔無(wú)人機(jī)與長(zhǎng)滯空浮空氣球連接部位的脫鉤裝置能與地面監(jiān)控裝置實(shí)現(xiàn)信息交互，脫鉤裝置通過(guò)近空間滑翔無(wú)人機(jī)端接收機(jī)接收地面監(jiān)控裝置發(fā)送的分離指令后，完成近空間滑翔無(wú)人機(jī)與長(zhǎng)滯空浮空氣球的分離;所述的近空間滑翔無(wú)人機(jī)與長(zhǎng)滯空浮空氣球分離后，將滑翔過(guò)程中實(shí)時(shí)測(cè)量的遙感信息、運(yùn)動(dòng)信息通過(guò)滑翔機(jī)端發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程傳送地面端接收機(jī)，接收的信息通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器存儲(chǔ)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器分析處理后，處理后的信息傳至地面監(jiān)控裝置，通過(guò)數(shù)字、圖片或視頻的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的監(jiān)視，同時(shí)地面監(jiān)控裝置也能通過(guò)地面端發(fā)射機(jī)發(fā)送控制指令，將信號(hào)發(fā)送給近空間滑翔無(wú)人機(jī)端接收機(jī)，成為控制滑翔機(jī)機(jī)翼舵機(jī)運(yùn)動(dòng)的指令信號(hào)，控制滑翔機(jī)滑翔姿態(tài);所述的地面監(jiān)控裝置通過(guò)地面端接收機(jī)接收近空間滑翔無(wú)人機(jī)對(duì)局部區(qū)域更精準(zhǔn)遙感的需求指令后，地面監(jiān)控裝置指令近地面遙感無(wú)人機(jī)群由地面起飛對(duì)局部重點(diǎn)區(qū)域協(xié)同遙感作業(yè)，在總滯空時(shí)間最短、能源消耗最少、目標(biāo)覆蓋值最大等約束條件下，完成觀測(cè)區(qū)域的協(xié)同精準(zhǔn)遙感；
[0017]所述的近空間滑翔無(wú)人機(jī)與無(wú)人機(jī)群攜帶的遙感載荷，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種氣候條件下遙感信息的實(shí)時(shí)采集;近空間滑翔無(wú)人機(jī)與無(wú)人機(jī)群攜帶的導(dǎo)航定位裝置完成精準(zhǔn)定姿、定位、定向；氣象裝置實(shí)時(shí)測(cè)量飛行環(huán)境的溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象信息;通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)近空間遙感子平臺(tái)、近地面遙感無(wú)人機(jī)群、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備間的信息交互，實(shí)現(xiàn)近空間、近地面、地面一體化協(xié)同遙感;通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)絡(luò)將處理后的信息數(shù)據(jù)分類傳送農(nóng)業(yè)、氣象、水利等民用部門。
[0018]如圖2，此發(fā)明搭建的網(wǎng)絡(luò)總體方案圖，廣域協(xié)同精準(zhǔn)遙感平臺(tái)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)近空間遙感子平臺(tái)、地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備與近地面遙感無(wú)人機(jī)群間的信息交互，完成近空間、近地面、地面一體化協(xié)同遙感，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或者以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將信息分類傳送給農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國(guó)土、氣象等部門的監(jiān)控中心，針對(duì)突發(fā)情況，制定應(yīng)對(duì)措施。
[0019]圖3描述的是廣域精準(zhǔn)遙感平臺(tái)的工作過(guò)程，長(zhǎng)滯空浮空氣球與近空間滑翔無(wú)人機(jī)在20千米?30千米高空大范圍遙感作業(yè)，遙感任務(wù)完成或遇突發(fā)狀況時(shí)，使近空間滑翔無(wú)人機(jī)與長(zhǎng)滯空浮空氣球通過(guò)脫鉤裝置分離，近空間滑翔無(wú)人機(jī)開始滑翔飛行，同時(shí)緩慢下落，定時(shí)發(fā)送遙感導(dǎo)航定位信息給地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備，需重點(diǎn)觀測(cè)的局部區(qū)域，地面站指揮近地面遙感無(wú)人機(jī)群飛至指定區(qū)域的3千米高度范圍內(nèi)協(xié)同作業(yè)，采集并傳送更精準(zhǔn)的遙感信息給地面監(jiān)控裝置，最終近空間滑翔機(jī)和無(wú)人機(jī)群攜帶的電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)回收，最終通過(guò)地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備的地面監(jiān)控裝置能確定受災(zāi)位置和災(zāi)情，迅速采取應(yīng)對(duì)措施，減少經(jīng)濟(jì)損失。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種廣域協(xié)同精準(zhǔn)遙感平臺(tái)，其特征在于:包括近空間遙感子平臺(tái)、地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備、近地面遙感無(wú)人機(jī)群;其中，近空間遙感子平臺(tái)由長(zhǎng)滯空浮空器攜帶探空儀通過(guò)脫鉤裝置與滑翔無(wú)人機(jī)連接升空進(jìn)入20?30千米高空，近空間滑翔無(wú)人機(jī)通過(guò)攜帶的遙感與導(dǎo)航定位裝置，實(shí)現(xiàn)大范圍、長(zhǎng)駐空定位遙感，獲取多源信息數(shù)據(jù)輸給地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備，所述多源信息數(shù)據(jù)包括遙感信息、運(yùn)動(dòng)信息、氣象信息數(shù)據(jù);地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)多源信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布;近地面遙感無(wú)人機(jī)群攜帶不同的遙感、導(dǎo)航定位、氣象裝置接收地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備發(fā)布的控制指令，在離地面3千米高空范圍內(nèi)協(xié)同完成遙感、導(dǎo)航定位等任務(wù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)協(xié)同遙感。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廣域協(xié)同精準(zhǔn)遙感平臺(tái)，其特征在于:所述近空間遙感子平臺(tái)包括長(zhǎng)滯空浮空器、探空儀、脫鉤裝置、近空間滑翔無(wú)人機(jī)、滑翔機(jī)端遙感裝置、滑翔機(jī)端導(dǎo)航定位裝置、滑翔機(jī)端發(fā)射機(jī)和滑翔機(jī)端接收機(jī);長(zhǎng)滯空浮空器攜帶探空儀通過(guò)脫鉤裝置與近空間滑翔無(wú)人機(jī)連接升空進(jìn)入20?30千米高空，實(shí)現(xiàn)近空間廣域長(zhǎng)駐留對(duì)地遙感；當(dāng)遙感任務(wù)完成后，近空間滑翔無(wú)人機(jī)通過(guò)脫鉤裝置脫鉤后，開始滑翔降落；同時(shí)近空間滑翔無(wú)人機(jī)通過(guò)滑翔機(jī)端遙感裝置和滑翔機(jī)端導(dǎo)航定位裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)地遙感定位;探空儀、滑翔機(jī)端遙感裝置、滑翔機(jī)端導(dǎo)航定位裝置采集的多源信息數(shù)據(jù)通過(guò)滑翔機(jī)端發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)傳送地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備;最后由滑翔機(jī)端接收機(jī)接收地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備發(fā)送的控制指令使滑翔無(wú)人機(jī)滑翔飛行直到降落，實(shí)現(xiàn)機(jī)載設(shè)備的回收。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廣域協(xié)同精準(zhǔn)遙感平臺(tái)，其特征在于:所述地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備包括地面端接收機(jī)、地面端發(fā)射機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器和地面監(jiān)控裝置;地面端接收機(jī)接收近空間遙感子平臺(tái)或者近地面遙感無(wú)人機(jī)群的多源信息數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)服務(wù)器承擔(dān)多源信息數(shù)據(jù)的云端存儲(chǔ)，再由數(shù)據(jù)處理服務(wù)器對(duì)多源信息數(shù)據(jù)分析和計(jì)算，網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器對(duì)處理后的多源信息數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或者以太網(wǎng)絡(luò)傳送對(duì)外發(fā)布;最后，通過(guò)地面監(jiān)控裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)多源數(shù)據(jù)的可視化顯示，地面監(jiān)控裝置能通過(guò)地面端發(fā)射機(jī)傳送控制指令給近空間遙感子平臺(tái)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廣域協(xié)同精準(zhǔn)遙感平臺(tái)，其特征在于:所述近地面遙感無(wú)人機(jī)群包括無(wú)人機(jī)群、機(jī)群端遙感裝置、機(jī)群端導(dǎo)航定位裝置、氣象裝置、機(jī)群端發(fā)射機(jī)和機(jī)群端接收機(jī);無(wú)人機(jī)群通過(guò)機(jī)群端接收機(jī)接收任務(wù)指令，攜帶機(jī)群端遙感裝置、機(jī)群端導(dǎo)航定位裝置和氣象裝置中的一種或幾種載荷裝置，在離地面3千米高空范圍內(nèi)完成多源信息數(shù)據(jù)采集，多源信息數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)人機(jī)端發(fā)射機(jī)發(fā)送信息數(shù)據(jù)給地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備，完成近地面多機(jī)協(xié)同精準(zhǔn)遙感任務(wù)。5.—種利用權(quán)利要求1-4任意之一所述的一種廣域協(xié)同精準(zhǔn)遙感平臺(tái)的遙感方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)為:近空間遙感子平臺(tái)將多源信息數(shù)據(jù)通過(guò)滑翔機(jī)端發(fā)射機(jī)傳輸給地面端接收機(jī)，地面端接收機(jī)將接收的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器中，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器對(duì)多源信息數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，計(jì)算處理后的多源信息數(shù)據(jù)傳至地面監(jiān)控裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)近空間遙感子平臺(tái)多源信息數(shù)據(jù)的監(jiān)控;近空間滑翔無(wú)人機(jī)與長(zhǎng)滯空浮空器連接部位的脫鉤裝置能與地面監(jiān)控裝置實(shí)現(xiàn)信息交互，脫鉤裝置通過(guò)近空間滑翔無(wú)人機(jī)端接收機(jī)接收地面監(jiān)控裝置發(fā)送的分離指令后，完成近空間滑翔無(wú)人機(jī)與長(zhǎng)滯空浮空器的分離;近空間滑翔無(wú)人機(jī)與長(zhǎng)滯空浮空器分離后，將滑翔過(guò)程中實(shí)時(shí)測(cè)量的多源信息數(shù)據(jù)通過(guò)滑翔無(wú)人機(jī)端發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程傳送地面端接收機(jī)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器對(duì)接收的多源信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器分析處理，處理后的多源信息數(shù)據(jù)傳至地面監(jiān)控裝置，通過(guò)數(shù)字、圖片或視頻的可視化形式實(shí)現(xiàn)對(duì)多源信息數(shù)據(jù)的監(jiān)視，同時(shí)地面監(jiān)控裝置也能通過(guò)地面端發(fā)射機(jī)發(fā)送控制指令，將控制指令發(fā)送給近空間滑翔無(wú)人機(jī)端接收機(jī)，成為控制滑翔機(jī)機(jī)翼舵機(jī)運(yùn)動(dòng)的指令信號(hào)，控制滑翔機(jī)滑翔姿態(tài);地面監(jiān)控裝置通過(guò)地面端接收機(jī)接收近空間滑翔無(wú)人機(jī)對(duì)局部區(qū)域更精準(zhǔn)遙感的需求指令后，地面監(jiān)控裝置指令近地面遙感無(wú)人機(jī)群由地面起飛對(duì)局部重點(diǎn)區(qū)域協(xié)同遙感作業(yè)，在總滯空時(shí)間最短、能源消耗最少、目標(biāo)覆蓋值最大約束條件下，完成觀測(cè)區(qū)域的協(xié)同精準(zhǔn)遙感;近空間滑翔無(wú)人機(jī)與近地面遙感無(wú)人機(jī)群攜帶遙感載荷，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種氣候條件下遙感信息的實(shí)時(shí)采集，近空間滑翔無(wú)人機(jī)與無(wú)人機(jī)群攜帶高精度輕小型導(dǎo)航定位裝置完成精準(zhǔn)定姿、定位、定向，無(wú)人機(jī)群攜帶氣象裝置實(shí)現(xiàn)飛行環(huán)境的溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向在內(nèi)的氣象信息的測(cè)量;地面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理設(shè)備負(fù)責(zé)對(duì)長(zhǎng)滯空浮空器、近空間滑翔無(wú)人機(jī)、近地面遙感無(wú)人機(jī)群發(fā)送過(guò)來(lái)的遙感、運(yùn)動(dòng)、氣象信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、處理計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，實(shí)現(xiàn)近空間、近地面、地面一體化協(xié)同遙感，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)分類后通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)傳送給農(nóng)業(yè)、氣象、水利、國(guó)土部門參考利用，同時(shí)將處理后的信息傳送給地面監(jiān)控裝置，實(shí)現(xiàn)信息的監(jiān)視和控制。
【文檔編號(hào)】G01W1/02GK105915275SQ201610367568
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】郭雷, 吳克堅(jiān), 張霄, 李孟桃
【申請(qǐng)人】北京航空航天大學(xué)