无人机载雾能见度剖面仪主要采集自然光照射下的太阳辐照度数据,通过辐照度数据计算大气漫衰减系数,并由此获取大气水平能见度。仪器还同时采集温度、湿度和压力数据,用以计算大气物理结构与过程,开展雾结构的研究。此外,仪器还同步采集姿态传感器数据用校正因飞机倾斜造成的辐照度变化。
所有这些数据都是剖面数据,即随高度分布的数据。
系统主机是雾能见度剖面仪的控制系统,用于控制仪器系统的开关机,数据采集,数据储存,并为地面设备提供电力。
系统连接完成之后,即可接通系统主机,显示各部分数据。当确认系统各部工作正常之后,即可开始数据采集。数据采用即读即写的方式将采集的数据保存到存储卡(采用SD卡)。观测结束后,关闭系统主机。
无人机载雾能见度剖面仪需要先开机并开始数据采集5秒钟以上再起飞进行剖面测量,确保有5秒钟以上的地面比对时间。
剖面仪使用时,空中机数据通过无线方式传输到系统主机,地面机数据通过有线方式同时传输进系统主机,两类数据按照时序写入主机中的存储卡中。观测结束关机后,用户可拔出SD卡,由用户软件读取数据,并进行数据预处理。也可直接将数据复制到计算机中。
视观测时长的不同,观测数据一般不超过2MB。本设备使用的SD卡容量一般为2GB-32GB,原则上可以存储大量数据,在观测完成后再一起处理这些数据。但是数据无比宝贵,建议用户及时导出数据,一方面可以避免数据意外丢失,另一方面可以及早发现存在问题,及时作出调整。
空中机是雾能见度剖面仪的主体部件。无人机载雾能见度剖面仪的空中机分为两部分:上位机置于无人机上方,下位机置于无人机下方。上位机包含光学信号采集系统、GPS模块、姿态传感器模块;下位机包括温湿压数据传感器、温湿压数据转换板、数据无线传输模块和电源。空中机由无人机携带升空,同时进行剖面探测。空中机同步采集光学信号、温湿压信号、姿态传感器信号和GPS信号,并通过无线电信号将数据传回地面,由系统主机进行接收。空中机由镍铬电池供电,确保1小时的工作需要。空中机默认的数据采集频率为2Hz。空中机的上升速度由无人机遥控器无级调节。建议上升速度不大于5m/s。空中机的标称探测高度为5000m,但实际探测高度取决于无人机的飞行高度。
无人机载雾能见度剖面仪配有地面机,与空中机同步进行观测。地面机与空中机的同步数据在分析中可以排除太阳光线传播路径上的干扰因素引起的异常信号,确保辐照度数据的可靠性。地面机的光学测量系统与空中机完全相同,具有严格的可比性。地面机配备了标准的温湿传感器(不需要压力信号)。地面机不采集GPS传感器。地面机的数据采集频率与空中机同为2Hz,数据通过电缆直接传输到系统主机,汇入采集的数据流。地面机及其配置的温湿传感器本身没有电源,由系统主机供电。
为了保证无人机载雾能见度剖面仪的数据采集,还需要以下部件:
重型三脚架1台和连接杆3根
地面机连接缆1根
气象缆1根
气象百叶窗1套
折弯通信天线1件
主机充电器1个
作业机箱1件
无人机可以由用户自行选购,也可采用冠潮公司推荐的无人机。对无人机的要求如下:
(1)无人机上部需有平整空间,直径不小于10cm,用于搭载空中机的上位机。空间的中心需与重心大体一致。
(2)无人机下部应有足够的空间,装载空中机的下位机。如有向下探测的高度计,需距离无人机重心7cm之外。
(3)无人机需满足载重3kg的要求,具有负重飞行700m以上高度的能力。
(4)无人机应具有防水性能,或可通过改装具有防水性能。
(5)无人机应有独立完整的飞控系统,并经过长期使用的验证。
(6)无人机需有抗无线电干扰能力,遇到干扰有自动返航能力。
(7)无人机需有明确的生产厂家,有注册的商标或品牌,有确定的型号,有完整的技术参数,有完整的使用手册。
(8)无人机企业需承诺提供售后服务,对损坏无人机提供保修,提供损坏的无人机配件,有落实售后服务的能力。
无人机载雾能见度剖面仪的注册商标为“鉴朦”。
无人机载雾能见度剖面仪的型号为FVP-4。