一种旋翼式气象无人机及其海上回收方法

本发明涉及气象无人机，具体为一种旋翼式气象无人机及其海上回收方法。

背景技术：

1、气象无人机是一种用于气象观测和研究的无人机系统，它能够收集大气和环境数据。通常气象无人机的飞行方式包括固定翼无人机和旋翼无人机，其中旋翼无人机可以进行垂直起降，并且在低空区域进行飞行。多用于低空气象观测，比如在热带气旋中进行风速和气压测量。同时在海洋进行作业时，气象无人机需要配备相应的回收系统，确保气象无人机在侦测到气象数据后，能够在返航时回收，避免坠入海洋。

2、经检索，专利公告号cn110654538b公开了一种气象探测无人机，涉及气象探测技术领域，包括机体，所述机体的上表面固定安装有安装板，且机体的下表面固定安装有电池仓，所述机体的外侧呈圆形阵列等距分布有四个机翼，所述安装板的顶部固定安装有气象探测仪，所述气象探测仪的底部固定安装有固定板，所述固定板与安装板的连接处安装有固定机构。本发明结构合理，操作简单，能够实现仓盖的自动开合，便于进行电池的安装工作，不仅节省人力，而且有效提高工作效率，实用性较强，通过设置的固定机构，能够实现气象探测仪的快速安装及拆卸工作，便于进行气象探测仪的维修及更换处理，且不使用时可将气象探测仪拆除，实现无人机的单独工作。

3、虽然上述无人机能够达对气象探测仪的快速安装及拆卸工作的目的，但是该无人机在水域工作时，缺乏相应的防倾覆与海水侵蚀的保护装置，当无人机电量耗尽落入海面回收的时候，极易出现主板，电机渗水导致飞行器损坏，其次，对于较为多元多变的外界条件，如强风强浪，气象无人机无法进行有效的风险规避和自我保护，为此本发明提出一种旋翼式气象无人机及其海上回收方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种旋翼式气象无人机及其海上回收方法，解决了现有技术中气象无人机无法进行有效的风险规避和自我保护的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种旋翼式气象无人机，包括主体机舱，所述主体机舱顶部中侧安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆输出端固定连接有安装台，所述安装台顶部固定连接有传感器轴套，所述传感器轴套顶部固定连接有测量组件，所述主体机舱顶部四角均安装有防护壳，所述主体机舱外侧固定连接有四个可调机翼，所述可调机翼远离所述主体机舱的一端固定连接有安装壳体，所述安装壳体内部固定连接有电机，所述电机输出端固定连接有叶片，所述主体机舱底部安装有安全气囊。

3、优选的，所述安装壳体底部固定连接有起降架，所述主体机舱、所述防护壳、所述可调机翼和所述安装壳体外侧均设置有疏水材质。

4、一种旋翼式气象无人机系统，包括：

5、控制器、用于控制气象无人机系统的运行；

6、远程控制模块、用于无人机系统实现远程控制和通讯；

7、气象探测模块、用于探测海洋区域内的气象数据；

8、执行机构模块、用于控制气象无人机的动作；

9、舱体应急保护模块、用于在无人机电量耗尽落入海面时提供保护；

10、供电模块、用于为无人机进行供电，维持无人机运行；

11、回收定位模块、用于定位无人机的位置。

12、优选的，所述远程控制模块包括：

13、无线通讯单元，用于无人机与遥控器之间的双向无线通信；

14、数据链路单元，将无人机上收集的气象数据及图像信息传输；

15、遥控器单元，用于用户手动操控无人机；

16、信息接收单元，用于接收来自无人机的传输数据。

17、优选的，所述气象探测模块包括：

18、温度传感器单元，用于测量海上的温度；

19、风速传感器单元，用于测量海上的风速；

20、风向传感器单元，用于测量海上的风向；

21、湿度传感器单元，用于测量海上空气的湿度；

22、大气压强传感器单元，用于测量海上的大气压强数据；

23、气象数据记录单元，用于记录和存储探测到的气象数据。

24、优选的，所述执行机构模块包括：

25、顶部驱动单元，用于控制并执行机舱顶部四个保护组件的启闭；

26、机翼驱动单元，用于控制并执行气象无人机机翼长度的调整；

27、气象测量驱动单元，用于控制并执行测量组件的收放；

28、旋翼驱动单元，用于控制并执行叶片的转动。

29、优选的，所述舱体应急保护模块包括：

30、液位传感器单元，用于检测无人机是否落入海面；

31、充气单元，用于为安全气囊进行充气；

32、气囊释放单元，用于将气囊从无人机底部释放。

33、优选的，所述供电模块包括：

34、蓄电池单元，用于供应无人机运行所需的电力；

35、电池管理单元，用于监测和控制电池的状态，以确保其安全和有效的使用；

36、电源分配单元，用于将电池的电能分配给无人机上的各个组件和设备。

37、优选的，所述回收定位模块包括：

38、gps定位单元，用于无人机的定位和导航；

39、视觉传感器单元，用于提供无人机周边的实时画面；

40、激光雷达定位单元，用于通过激光雷达的方式对无人机进行定位；

41、声光报警器单元，用于发出声音和闪烁的光源。

42、一种旋翼式气象无人机海上回收方法，包括以下步骤：

43、步骤一、气象无人机在飞行至指定海域后，此时顶部的防护壳开启，随后电动伸缩杆启动将安装台和其顶部安装的测量组件伸出主体机舱内部，从而进行气象数据的探测和采集，同时为了应对海岸边的一些复杂地形，满足低空探测的需求，通过调整可调机翼的长度，满足气象无人机的作业需求；

44、步骤二、在将测量组件展开之后，此时气象探测模块会收集该海域内的气象数据，并通过远程控制模块将收集的气象数据传递至遥控器和接收设备上个，同时通过供电模块对无人机的运行提供电力支持；

45、步骤三、同时当剩余的电量较低时，此时无人机上的执行机构模块会将测量组件收缩至主体机舱内部，同时会驱动顶部的四个防护壳关闭，将气象无人机封闭，避免海水进入主体机舱内部，同时在主体机舱底部接触海面时，此时液位传感器单元检测并发出信号，控制器会启动充气单元，为主体机舱底部的安全气囊充气，并通过气囊释放单元将安全气囊弹出主体机舱内部，保证无人机能够停留在海面上；

46、步骤四、随后回收的船只通过回收定位模块移动至无人机附近的海域，借助视觉传感器单元上的实时图像快速的定位无人机和船只之间的位置，当在夜间回收时，可通过声光报警器单元发出的声光信号，帮助船只上的人员快速定位无人机的位置。

47、本发明提供了一种旋翼式气象无人机及其海上回收方法。具备以下有益效果：

48、1、本发明通过采用疏水涂层对无人机进行防水设计，增强了该无人机机体的抗腐蚀性，并对无人机机体做密封处理，大大减小了该无人机的质量与体积，减小了无人机迎风面，获得更好的续航能力。

49、2、本发明通过主体机舱、电动伸缩杆、安装台、传感器轴套、测量组件、防护壳和执行机构模块之间的配合，能够规避强风或强浪，减小无人机机体结构受损的风险，其次，四片保护叶片能够完全闭合，在一定程度上也完成了防水的处理，减小工作时裸露在外的测量模块的受到海水、降雨等影响的风险。

50、3、本发明通过执行机构模块、舱体应急保护模块和回收定位模块的配合，使得在复杂环境的海域能够，能够保证无人机在回收之间安全的停留在海面，同时更加方便回收的工作人员对无人机进行定位回收。