2017年11月29日,蜂巢航宇科技(北京)有限公司受天津氣象局委托,進(jìn)行無人機(jī)氣象監(jiān)測(cè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,為明年大規(guī)模無人機(jī)氣象監(jiān)測(cè)推廣做準(zhǔn)備。
無人機(jī)運(yùn)用于氣象領(lǐng)域,是將航天技術(shù)與遙感技術(shù)相結(jié)合用于獲取這些氣象數(shù)據(jù):溫度、氣壓、濕度、風(fēng)、真高度、各種圖像(數(shù)據(jù))、云形成類型和大小、能見度、湍流發(fā)生和大小、積冰等。
無人機(jī)運(yùn)用于氣象監(jiān)測(cè)領(lǐng)域具有低成本、高速、巡航范圍大、靈活機(jī)動(dòng)、高可靠性等優(yōu)勢(shì)。利用無人機(jī)監(jiān)測(cè)小范圍內(nèi)的氣象變化相較其它監(jiān)測(cè)方式,成本方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì),這或許是用無人機(jī)檢測(cè)氣象信息的最主要因素;其次無人機(jī)對(duì)場(chǎng)地要求不嚴(yán)格,無需專用機(jī)場(chǎng)起降,簡(jiǎn)便易行,而且獲取的氣象數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。
我國幅員遼闊,在氣象測(cè)繪方面有很大的業(yè)務(wù)量。傳統(tǒng)的測(cè)繪方式有兩種,一種是架設(shè)氣象塔,在塔上鋪設(shè)鉛直梯度觀測(cè)儀器,測(cè)量溫度、濕度和風(fēng)的平均值隨高度的分布,或者鋪設(shè)大氣湍流的測(cè)量儀器連續(xù)測(cè)量溫度和風(fēng)速的瞬時(shí)值,同時(shí)輔以人工監(jiān)測(cè)手段進(jìn)行監(jiān)測(cè)等;由于氣象塔分布的位置,量測(cè)的高度都是限定的,必須通過大范圍的分散架設(shè),采集多個(gè)數(shù)據(jù)源才能取得較為準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)結(jié)果,這就需要大量的架設(shè)成本;同時(shí)還需要付出大量的運(yùn)維成本,如在冰凍天氣時(shí)常會(huì)發(fā)生覆冰斷 線倒塔災(zāi)害、大風(fēng)天氣導(dǎo)致線路風(fēng)偏(舞動(dòng))從而拉斷電線,或使構(gòu)件、桿塔變形以及跳閘的事故,都會(huì)影響氣象監(jiān)測(cè)的及時(shí)、準(zhǔn)確。另一種是通過衛(wèi)星監(jiān)測(cè)氣象,衛(wèi)星監(jiān)測(cè)氣象在信息的實(shí)時(shí)性、采集圖像的清晰度、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度等方面以及信息采集的靈活機(jī)動(dòng)性方面往往不盡如人意,發(fā)射氣象衛(wèi)星的成本更是非常高昂。
蜂巢航宇所用氣象無人機(jī)為HC-330油電混動(dòng)全電驅(qū)四旋翼無人機(jī),該機(jī)型具有超常航時(shí),超大負(fù)載,可自主飛行,定點(diǎn)懸停,抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)越性能。HC-330還配備有三軸穩(wěn)定云臺(tái),在六級(jí)風(fēng)下可以正常飛行,抗雨性能也較高,能在中雨環(huán)境下穩(wěn)定飛行。HC-330當(dāng)時(shí)搭載的環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器可監(jiān)測(cè)空氣溫濕度和PM2.5值。天津氣象局的氣象塔約高250米,蜂巢航宇無人機(jī)旁邊進(jìn)行了6次的爬升及250米高的懸停,對(duì)比了各個(gè)狀態(tài)下的測(cè)量數(shù)據(jù),結(jié)果表明蜂巢航宇無人機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)與氣象塔測(cè)量數(shù)據(jù)基本一致,在某些變量的呈現(xiàn)上也更為精準(zhǔn)。
氣象監(jiān)測(cè)無人機(jī)要求在各種惡劣天氣飛行,數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和飛行控制系統(tǒng)也可能受到干擾,在這種情況下,飛機(jī)既要保持較快的速度飛行,又必須精確地測(cè)量各種氣象數(shù)據(jù),因此氣象監(jiān)測(cè)無人機(jī)的各系統(tǒng)要求都很高。在低飛測(cè)量時(shí),無人機(jī)與地面設(shè)備失去聯(lián)系,因此氣象監(jiān)測(cè)無人機(jī)必須有自主飛行管理系統(tǒng)。氣象監(jiān)測(cè)無人機(jī)一般采用導(dǎo)航測(cè)風(fēng),因此要求有精確的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。此外要求各種測(cè)量儀器慣性小、精確度高和可靠性好。蜂巢航宇無人機(jī)正是滿足了這些要求,才能在氣象監(jiān)測(cè)領(lǐng)域里一展身手。