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原文传递适于无人机探空仪的投射装置和投射方法、探测系统

专利名称：	适于无人机探空仪的投射装置和投射方法、探测系统
摘要：	本发明公开了一种适于无人机探空仪的投射装置，将探空仪放置在多个探空仪装载机构，当无人机到达预设地点时，利用推动机构移除投射枢纽施加在活动底座上的推力，使活动底座在自身重力和/或探空仪重力作用下打开，探空仪在自身重力下投放至大气中，采用携带的多个探测设备对环境数据进行采集。本发明的投射装置通过利用重力的作用，减少众多不必要的结构，实现结构简单，体重轻，节省材料，造价低廉，适用于大众人群高效投射装置；由于在重力的作用下进行投射，避免了探空仪在投射时受到装置或者外部环境带来的投放方向的波动，极大地提升了测量的准确性；从而，能够准确、实时的得到探空仪中传感器接收到的数据，准确的预知大气中的变化。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京信息工程大学
发明人：	方磊;张彪
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910474960.4
公开号：	CN110203396A
代理机构：	南京钟山专利代理有限公司
代理人：	戴朝荣
分类号：	B64D1/02(2006.01);B;B64;B64D;B64D1
申请人地址：	210044 江苏省南京市江北新区宁六路219号
主权项：	1.一种适于无人机探空仪的投射装置，其特征在于，所述投射装置包括第一固定柱台、M个探空仪装载机构、推动机构、投射枢纽；所述第一固定柱台的侧面周向设置有M个圆弧形凹槽，所述探空仪装载机构呈圆筒状，M个探空仪装载机构一一对应地安装在M个凹槽中，其侧壁紧贴凹槽面；所述第一固定柱台竖直朝下的端面被定义成投射端面；所述探空仪装载机构包括：容纳腔，用以装载探空仪，其沿竖直方向具有两个端部；固定底座，横截面呈圆形，固定安装在容纳腔竖直朝上的端部上；活动底座，横截面呈圆形，通过翻转单元可翻转地安装在容纳腔竖直朝下的端部上，其远离容纳腔的端面上连接有固定直杆，固定直杆穿过活动底座圆心延伸至投射端面下方一段距离；所述推动机构、投射枢纽安装在投射端面上；所述投射枢纽包括呈柱状的第二固定柱台、竖直安装在第二固定柱台侧表面上的M个活动卡扣、竖直设置在第二固定柱台下表面上的M个挡板，所述M个挡板一一对应地安装在M个固定直杆一侧，所述M为大于等于1的正整数；所述活动卡扣沿竖直方向具有第一端部和第二端部，第一端部与投射端面接触，第二端部与其中一个挡板形成卡口槽，与该挡板对应的固定直杆的一端延伸至卡口槽内；所述推动机构根据外部控制指令以施加推力在其中一个活动卡扣上，活动卡扣沿竖直方向转动，打开卡口槽，使对应的活动底座在自身重力和/或探空仪重力作用下翻转开启。 2.根据权利要求1所述的适于无人机探空仪的投射装置，其特征在于，所述活动卡扣包括一体成型的转台、第一转动臂、第二转动臂；所述转台通过紧固件安装在第二固定柱台侧表面上，所述第一转动臂、第二转动臂对称设置在转台两端；所述第一转动臂呈直杆状，其远离转台的一端与投射端面接触；所述第二转动臂呈L型，与其中一个挡板形成卡口槽。 3.根据权利要求1或者2所述的适于无人机探空仪的投射装置，其特征在于，所述活动卡扣通过一回力机构安装在第二固定柱台侧表面上，所述回力机构使活动卡扣具有恢复成竖直状态的趋势。 4.根据权利要求3所述的适于无人机探空仪的投射装置，其特征在于，所述回力机构为回力弹簧。 5.根据权利要求1或者2所述的适于无人机探空仪的投射装置，其特征在于，所述投射端面的边缘处凸出设置有一圆环形平台，圆环形平台的轴中心线与第一固定柱台的轴中心线重合，圆环形平台内侧壁与投射端面之间形成一圆形凹槽；所述活动卡扣的第一端部与圆环形平台上表面接触；所述推动机构安装在圆形凹槽内，根据外部控制指令以使其运动部沿圆环形平台上表面滑动。 6.根据权利要求5所述的适于无人机探空仪的投射装置，其特征在于，所述推动机构包括步进电机和舵盘；所述舵盘水平安装在圆形凹槽内，舵盘包括转动部和运动部，转动部固定安装在圆形凹槽的中心位置，运动部紧贴圆环形平台上表面；所述步进电机位于第一固定柱台内部，其输出轴与舵盘的转动部连接，步进电机根据外部控制指令调整输出轴转速，使舵盘的转动部围绕自身轴中心线自转、舵盘的运动部紧贴圆环形平台上表面滑动。 7.根据权利要求1或者2所述的适于无人机探空仪的投射装置，其特征在于，所述M个探空仪装载机构均匀布设在所述第一固定柱台的侧面上。 8.根据权利要求1或者2所述的适于无人机探空仪的投射装置，其特征在于，所述第二固定柱台为具有M个侧平面的多棱柱状，活动卡扣一一对应地竖直安装在侧平面上，活动卡扣的旋转轴垂直于对应的侧平面；所述第二固定柱台的下表面边缘处分布设置有M个条状延伸部，条状延伸部与投射端面平行，其一端连接在第二固定柱台的棱边上，另一端上设置有竖直通孔、延伸至投射端面边缘位置，M个紧固螺钉一一对应地穿过M个条状延伸部的竖直通孔，将第二固定柱台固定在投射端面上；所述挡板竖直安装在条状延伸部与第二固定柱台连接的一端，与所述活动卡扣的一端形成卡口槽。 9.一种探测系统，其特征在于，所述探测系统包括无人机探空子系统和地面控制站；所述无人机探空子系统包括无人机、装载在无人机上的如权利要求1所述的投射装置，以及放置在探空仪装载机构中的探空仪；所述探空仪包括用于测量温湿度的温湿度传感器、用于测量大气气压的气压传感器、用于检测风速风向的GPS模块、探空仪微控制器、第一数据传输模块，所述探空仪微控制器分别与温湿度传感器、气压传感器、GPS模块、第一数据传输模块电连接；所述无人机通过第二数据传输模块与地面控制站进行数据交互；所述地面控制站接收无人机发送的到达预设地点信号，发送投射控制指令至无人机的无人机微控制器；所述无人机的无人机微控制器接收投射控制指令，驱动推动机构依次施加推力在其中一个或者多个活动卡扣上，活动卡扣沿竖直方向转动，打开卡口槽，使对应的活动底座在自身重力和/或探空仪重力作用下翻转开启，投放探空仪至指定区域，以及启动被投放的探空仪的温湿度传感器、气压传感器、GPS模块对环境数据进行采集；所述探空仪微控制器接收温湿度传感器、气压传感器、GPS模块反馈的环境数据，通过第一数据传输模块将环境数据发送至地面控制站。 10.一种适于无人机探空仪的投射方法，其特征在于，所述投射方法包括：接收投射控制指令，调整步进电机转速，使舵盘的转动部围绕自身轴中心线自转、舵盘的运动部紧贴圆环形平台上表面滑动一设定距离，舵盘的运动部在滑动过程中对活动卡扣的第一端部造成一个水平推力，使第一端部围绕转台竖直旋转，第二端部远离对应的挡板，打开卡口槽，移除卡口槽施加在固定直杆上的竖直向上的推力；活动底座在自身重力和/或探空仪重力作用下翻转开启；探空仪在自身重力作用下竖直投放至空中。
所属类别：	发明专利