一种基于飞行器的云层高度测量系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于飞行器的云层高度测量系统，包括空中测量装置和地面控制装置，所述空中测量装置包括飞行器、以及设置在飞行器上的第一控制模块、定位模块、机上通讯模块、图像拍摄装置；其中，图像拍摄装置以拍摄方向垂直向上地设置在飞行器表面；所述地面控制模块包括第二控制模块、以及分别与第二控制模块相连接的地面通讯模块、信息输出装置；本实用新型专利技术设计的基于飞行器的云层高度测量系统能够根据测量要求，灵活准确测量出云顶高度或者云底高度，有效提高了测量工作效率。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
—种基于飞行器的云层高度测量系统
本技术涉及一种基于飞行器的云层高度测量系统。
技术介绍
云底高度作为重要的云物理特征参量，对包括空气质量、酸雨、日照率、农业干旱、边界层湍流都有着重要的影响。细致了解不同类型云层以及不同动力条件下云底高度及其演变规律不仅有助于对天气系统的监测预报，有助于对全球气候变化的研究，更是人工影响天气作业条件识别和效果检验的重要判据。目前为止，对云底高度的确定主要有以下五种方式。通过激光云高仪直接观测得到云底高度；利用卫星遥感资料反演得到云底高度；利用毫米波雷达或激光雷达探测云底高度；通过计算的抬升凝结高度近似云底高度；地面观测系统中人工观测方式获得的云底高度。虽然获取云底高度的方法很多，目前为止公认的较为准确的方法是用激光云高仪观测得到的结果，可是由于激光云高仪相对昂贵的价格，以及单点观测视场狭窄这些弊端，在地面观测站大范围的应用则比较困。而现在较为普遍的通过卫星遥感反演云底高度的方法，由于卫星从上向下观测，云顶高度反演较为准确，而云底的信息则相对误差较大。而目前大多数地面气象站都采用人工观测的方式，人工观测云底高度有很大的不确定性，受到能见度的影响很大，尤其在夜晚，在光照不足的情况下，要借助云幕灯辅助观测，这更加加大了观测的误差，因此人工观测的云底高度值误差很大。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术所要解决的技术问题是提供一种结构简单，测量方式多样，不仅能准确测量云底高度，而且能准确测量云顶高度的基于飞行器的云层高度测量系统。本技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案:本技术设计了一种基于飞行器的云层高度测量系统，包括空中测量装置和地面控制装置，所述空中测量装置包括飞行器、以及设置在飞行器上的第一控制模块、定位模块、机上通讯模块、图像拍摄装置；其中，定位模块、机上通讯模块和图像拍摄装置分别与第一控制模块相连接，图像拍摄装置以拍摄方向垂直向上地设置在飞行器表面；所述地面控制模块包括第二控制模块、以及分别与第二控制模块相连接的地面通讯模块、信息输出装置；空中测量装置和地面控制装置之间通过机上通讯模块、地面通讯模块进行相互通信。作为本技术的一种优选技术方案:所述图像拍摄装置为全景图像拍摄装置。作为本技术的一种优选技术方案:所述第一控制模块和第二控制模块为AT91SAM9G45 处理器。作为本技术的一种优选技术方案:所述飞行器为无人机。本技术所述一种基于飞行器的云层高度测量系统采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:(I)本技术设计的基于飞行器的云层高度测量系统，结构简单，采用飞行器对云层进行拍照，并与地面控制装置通信获取云层高度，能够根据测量要求，灵活准确测量出云顶高度或者云底高度，有效提高测量工作效率；(2)本技术设计的基于飞行器的云层高度测量系统中，针对图像拍摄装置采用全景图像拍摄装置，能够大幅提高云层高度的测量工作效率；(3)本技术设计的基于飞行器的云层高度测量系统中，针对飞行器采用无人机，有效保证了云层高度测量过程中的安全性。【附图说明】图1是本技术设计基于飞行器的云层高度测量系统的功能模块图；图2是本技术设计基于飞行器的云层高度测量系统的测量示意图。【具体实施方式】下面结合说明书附图对本技术的【具体实施方式】作进一步详细的说明。如图1所示，本技术设计了一种基于飞行器的云层高度测量系统，包括空中测量装置和地面控制装置，所述空中测量装置包括飞行器、以及设置在飞行器上的第一控制模块、定位模块、机上通讯模块、图像拍摄装置；其中，定位模块、机上通讯模块和图像拍摄装置分别与第一控制模块相连接，图像拍摄装置以拍摄方向垂直向上地设置在飞行器表面；所述地面控制模块包括第二控制模块、以及分别与第二控制模块相连接的地面通讯模块、信息输出装置；空中测量装置和地面控制装置之间通过机上通讯模块、地面通讯模块进行相互通信。本技术设计的基于飞行器的云层高度测量系统，结构简单，采用飞行器对云层进行拍照，并与地面控制装置通信获取云层高度，能够根据测量要求，灵活准确测量出云顶高度或者云底高度，有效提高测量工作效率。作为本技术的一种优选技术方案:所述图像拍摄装置为全景图像拍摄装置。本技术设计的基于飞行器的云层高度测量系统中，针对图像拍摄装置采用全景图像拍摄装置，能够大幅提高云层高度的测量工作效率。作为本技术的一种优选技术方案:所述第一控制模块和第二控制模块为AT91SAM9G45 处理器。作为本技术的一种优选技术方案:所述飞行器为无人机。本技术设计的基于飞行器的云层高度测量系统中，针对飞行器采用无人机，有效保证了云层高度测量过程中的安全性。与此相应，如图2所示，一种云层高度测量方法，包括云顶高度测量或云底高度测量，包括如下步骤:步骤001.所述图像拍摄装置在云层之上或者云层之下，基于同一高度的不同位置，以垂直拍摄角度，拍摄两张尺寸相同、且重合度大于零的云层图像，并通过定位模块获取图像拍摄装置两次拍摄位置之间的距离山以及图像拍摄装置拍摄时的高度httJi ；步骤002.针对两张云层图像的重合区域，至少获得一个云层点分别位于两张云层图像中的位置；步骤003.将两张云层图像沿图像边缘为基准进行重合，获取步骤002中其中一个云层点分别位于两张云层图像中的位置之间的距离I1 ；步骤004.根据图像拍摄装置的焦距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于飞行器的云层高度测量系统，包括空中测量装置和地面控制装置，其特征在于：所述空中测量装置包括飞行器、以及设置在飞行器上的第一控制模块、定位模块、机上通讯模块、图像拍摄装置；其中，定位模块、机上通讯模块和图像拍摄装置分别与第一控制模块相连接，图像拍摄装置以拍摄方向垂直向上地设置在飞行器表面；所述地面控制模块包括第二控制模块、以及分别与第二控制模块相连接的地面通讯模块、信息输出装置；空中测量装置和地面控制装置之间通过机上通讯模块、地面通讯模块进行相互通信。

【技术特征摘要】
1.一种基于飞行器的云层高度测量系统，包括空中测量装置和地面控制装置，其特征在于:所述空中测量装置包括飞行器、以及设置在飞行器上的第一控制模块、定位模块、机上通讯模块、图像拍摄装置；其中，定位模块、机上通讯模块和图像拍摄装置分别与第一控制模块相连接，图像拍摄装置以拍摄方向垂直向上地设置在飞行器表面；所述地面控制模块包括第二控制模块、以及分别与第二控制模块相连接的地面通讯模块、信息输出装置；空...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，周树道，陈晓颖，黄峰，刘志华，刘凤，徐四林，文滋木，曹瑞明，
申请(专利权)人：中国人民解放军理工大学，
类型：实用新型
国别省市：