阅读说明：本技术 基于有人机的无人化改造的人工影响天气监测系统及方法 (Unmanned modification artificial influence weather monitoring system and method based on man-machine ) 是由 蔡军 许丽人 孙海洋 韩伟 潘超 罗俊颉 郭宏选 戴学兵 王胜国 孙泽中 金宝刚 于 2020-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于有人机的无人化改造的人工影响天气监测系统,包括无人机平台,无人机平台分别连接地面指挥控制子系统、航电控制系统及信息传输系统。本发明还公开了一种基于有人机的无人化改造的人工影响天气的监测方法。通过本发明可实现地面对无人机及载荷的指挥控制、以及无人机载荷探测数据和作业监控数据的实时下传；最终,形成人影监测、作业综合体系设计,实现多要素精细探测、高效作业、智能评估的设计目标。(The invention discloses an unmanned modification artificial influence weather monitoring system based on an unmanned aerial vehicle, which comprises an unmanned aerial vehicle platform, wherein the unmanned aerial vehicle platform is respectively connected with a ground command control subsystem, an avionic control system and an information transmission system. The invention also discloses a method for monitoring the artificially influenced weather based on the unmanned modification of the man-machine. The invention can realize the command control of the unmanned aerial vehicle and the load on the ground and the real-time downloading of the load detection data and the operation monitoring data of the unmanned aerial vehicle; finally, a comprehensive system design of human shadow monitoring and operation is formed, and the design goals of multi-factor fine detection, efficient operation and intelligent evaluation are achieved.)

基于有人机的无人化改造的人工影响天气监测系统及方法

技术领域

本发明属于有人机无人化改装与RGYXTQ探测作业设备加装技术领域，涉及一种基于有人机的无人化改造的人工影响天气监测系统,本发明还涉及上述监测系统的监测方法。

背景技术

利用飞机进行人工影响天气作业(简称人影作业)是目前国际上普遍采用的最直接、有效的方法。以飞机作为探测作业平台，可以实时掌握云物理特征、作业条件、作业方式等。机上携带多种探测和作业装备，为人工影响天气作业技术人员实时判别作业条件、寻找最佳作业时机、修订作业方案提供最直接依据，并可迅速飞抵到作业目标区进行最佳剂量、大范围、高强度的催化作业。

但复杂多变的高空环境状况会对人影作业飞机和机上人员的安全带来直接的威胁，无人机平台可以有效克服这些威胁。

RGYXTQ(人工影响天气)播撒作业前，通常需要在高度≥7000m的高度进行探测，以便对云体及其他作业环境进行充分掌握。作业时通常需要飞机平台在富含水汽以及温度低(冰点左右)的环境下进行播撒催化剂，该条件下极容易造成机翼前缘结冰，导致飞行事故，因此需要飞机平台需要有防除冰功能，同时具备危险条件的处置预案。

目前全球应用广泛的SR22T公务机平台具有飞行高度高(升限≥7600)，有效载荷大(≥400kg)，具有防除冰功能和整机降落伞等安全措施、起降条件要求低以及燃油经济性好等特点，非常适用改装成无人机进行RGYXTQ探测和作业任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于有人机的无人化改造的人工影响天气监测系统，通过该系统可实现地面对无人机及载荷的指挥控制、以及无人机载荷探测数据和作业监控数据的实时下传；最终，形成人影监测、作业综合体系设计，实现多要素精细探测、高效作业、智能评估的设计目标。

本发明的目的是还提供一种基于有人机的无人化改造的人工影响天气的监测方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，基于有人机的无人化改造的人工影响天气监测系统，包括无人机平台，无人机平台分别连接地面指挥控制子系统、航电控制系统及信息传输系统。

本发明第一种技术方案的特点还在于，

无人机平台控制包括舵面操作改造系统、发动机操作系统、汽油系统、任务系统、防除冰系统及探测作业设备。

舵面操作改造系统由原先的绳索传动改为电传动。

航电控制系统包括光纤组合导航、垂直陀螺、角速率陀螺、大气数据计算机、无线电高度表、发动机控制单元、轮载开关、飞行控制与管理计算机。

信息传输系统包括地面防撞系统、应答机系统、视距链路、卫通链路。

地面指挥控制子系统包括地面指挥控制车、地面指挥控制计算机、差分基准站、指令键盘和地面摇杆。

本发明所采用的第二种技术方案是，基于有人机的无人化改造的人工影响天气监测系统的监测方法，具体包括如下步骤：

步骤1，接到任务指令后，无人机平台能够自主进行滑跑起飞，经由地面指挥控制子系统给出作业目标区域，航电控制系统能够引导飞机自主目标导航，到达目标区域后能够按照预先的设定进行气象探测以及完成相应的作业任务；

步骤2，地面指挥控制子系统对整个无人机平台各子系统的运行调度、运行状态监控，并实时显示至监控显示器；

步骤3，无人机飞行至目标区域进行探测，机载探测载荷通过数据链路，将探测数据实时回传至地面指挥控制子系统，后台处理程序能够自动调整修正作业计划，智能化引导催化载荷实施催化作业任务；

步骤4，地面指挥控制子系统将步骤3中无人机平台下传的综合数据通过信息传输系统上传至上级指挥机关；

步骤5，在进入催化作业时，根据气流中的实时液水含量与温度情况，自主开启防除冰装置，预防机翼前缘结冰情况出现；

步骤6，在无人机出现不可控的因素后进行开启整机降落伞功能进行迫降；

步骤7，所有的预设任务完成后，无人机平台自主引言返回降落场并着陆，任务完成。

本发明的有益效果是，采用SR22T成熟平台进行无人化改造能够更好的利用成熟平台的安全可靠性、后期运营成本相对低廉的特点，同时继承原始飞机平台的飞行高度可达7600m、滞空时间可达3小时、有效载荷不小于400kg、具备整机伞降保护能力，并且对起降场要求较低，可在简易机场或通航(2B)机场进行起降的有点，更好的服务于RGYXTQ任务。

附图说明

图1是本发明基于有人机的无人化改造的人工影响天气监测系统的结构示意图；

图2是本发明基于有人机的无人化改造的人工影响天气监测系统中无人机平台的结构示意图；

图3是本发明基于有人机的无人化改造的人工影响天气监测系统中航电控制系统；

图4是本发明基于有人机的无人化改造的人工影响天气监测系统中地面指挥控制子系统的结构示意；

图5是本发明基于有人机的无人化改造的人工影响天气监测系统中信息传输系统的结构示意图。

图中，1.无人机平台，1-1.舵面操作改造系统，1-2.发动机操作系统，1-3.汽油系统，1-4.任务系统，1-5.防除冰系统，1-6.探测作业设备，1-7.刹车系统；

2.航电控制系统，2-1.光纤组合导航，2-2.垂直陀螺，2-3.角速率陀螺，2-4.大气数据计算机，2-5.无线电高度表，2-6.发动机控制单元，2-7.轮载开关，2-8.飞行控制与管理计算机；

3.地面指挥控制子系统，3-1.地面指挥控制车，3-2.地面指挥控制计算机，3-3.差分基准站，3-4.指令键盘，3-5.地面摇杆；

4.信息传输系统，4-1.地面防撞系统，4-2.应答机系统，4-3.视距链路，4-4.卫通链路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明基于有人机的无人化改造的人工影响天气监测系统，如图1所示，包括无人机平台1，无人机平台1分别连接地面指挥控制子系统3、航电控制系统2及信息传输系统4。

如图2所示，无人机平台1包括舵面操作改造系统1-1、发动机操作系统1-2、汽油系统1-3、刹车系统1-7、任务系统1-4、防除冰系统1-5及探测作业设备1-6。

舵面操作改造系统1-1由原先的绳索传动改为电传动。

如图3所示，航电控制系统2包括光纤组合导航2-1、垂直陀螺2-2、角速率陀螺2-3、大气数据计算机2-4、无线电高度表2-5、发动机控制单元2-6、轮载开关2-7、飞行控制与管理计算机2-8。

如图4所示，地面指挥控制子系统3包括地面指挥控制车3-1、地面指挥控制计算机3-2、差分基准站3-3、指令键盘3-4和地面摇杆3-5。

如图5所示，信息传输系统4包括地面防撞系统4-1、应答机系统4-2、视距链路4-3、卫通链路4-4。

地面防撞系统GCAS系统用于避免飞机无意撞入地形、障碍物或水中。

本发明基于有人机的无人化改造的人工影响天气监测系统的监测方法，具体包括如下步骤：

步骤1，接到任务指令后，无人机平台1能够自主进行滑跑起飞，经由地面指挥控制子系统3给出作业目标区域，航电控制系统2能够引导飞机自主目标导航，到达目标区域后能够按照预先的设定进行气象探测以及完成相应的作业任务；

步骤2，地面指挥控制子系统3对整个无人机平台1各子系统的运行调度、运行状态监控，并实时显示至监控显示器；

步骤3，无人机平台1飞行至目标区域进行探测，机载探测载荷通过数据链路，将探测数据实时回传至地面指挥控制子系统3，后台处理程序能够自动调整修正作业计划，智能化引导催化载荷实施催化作业任务；

步骤4，地面指挥控制子系统3将步骤3中无人机平台1下传的综合数据通过信息传输系统上传至上级指挥机关；

步骤5，在进入催化作业时，根据气流中的实时液水含量与温度情况，自主开启防除冰装置，预防机翼前缘结冰情况出现；

步骤6，在无人机出现不可控的因素后进行开启整机降落伞功能进行迫降；

步骤7，所有的预设任务完成后，无人机平台自主引言返回降落场并着陆，任务完成。

本发明通过对SR22T的舵面操作系统、发动机操作系统、汽油系统、刹车系统、防除冰系统、载荷的安装等的平台改造，航电系统改造，信息与传输系统加装与地面指挥控制系统的配置实现整个飞机平台的无人化改造。可在野外简易条件下、快速部署安装使用；通过携带的机载探测作业设备实现气象要素的连续监测与播撒作业；通过机载数据链终端和地面链路终端，实现地面对无人机及载荷的指挥控制、以及无人机载荷探测数据和作业监控数据的实时下传；最终，形成人影监测、作业综合体系设计，实现多要素精细探测、高效作业、智能评估的设计目标。