一种球载探空仪系统的设计与实现

发布时间：2023-11-12 13:42

　　雷暴气象与人类活动息息相关,掌握雷暴云中温湿度、电荷结构和电场分布等参数,对提高雷暴预警、了解大气电路等具有重要的意义。文章作者所在实验室开发的一代球载探空仪系统,存在系统复杂度高、系统功能不完善、云台跟踪实时性较弱等问题。本文在一代球载探空仪系统基础上,根据最新需求,设计并实现了第二代球载探空仪系统,实现了对雷暴云中温湿度、微粒电荷量、电场强度、微粒图像、位置等相关参数的采集和处理。论文介绍了第二代探空仪的整体方案,包括探空仪前端和地面监控系统。前端系统的主要工作是设计并实现了电荷测量模块、电场强度测量模块和分级供电等模块,同时根据系统需求集成了合适的图像采集模块、温湿度数据采集模块、GPS信号采集及无线路由器等模块。地面监控系统的主要工作是改造云台的结构,提升云台的有效负载,基于平面电子罗盘、倾角传感器实现了云台方位角和俯仰角的测量和控制,并通过配置网口转虚拟串口模块,实现了测控计算机对探空仪前端信号的接收、处理、显示和存储。论文对一代探空仪的模数混合数据传输方案进行了改进,采用全数字的数据传输方案,提高了数据的可靠性、降低了系统复杂度。最后,文章对系统进行了跟踪测试和传输距离测试...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 雷暴云中电荷结构的研究现状
        1.2.2 雷暴云中电荷结构的相关研究方法
        1.2.3 球载探空仪技术的研究现状
    1.3 课题要求
    1.4 本文所做的工作
    1.5 论文结构
第二章 系统总体方案设计
    2.1 系统需求分析
    2.2 无线传输方案设计
        2.2.1 数据传输方案设计
        2.2.2 无线发射路由器和无线接收路由器
        2.2.3 发射天线和接收天线
    2.3 探空仪地面跟踪方案设计
    2.4 本章小结
第三章 探空仪前端设计与实现
    3.1 探空仪结构
    3.2 图像采集模块
        3.2.1 摄像机
        3.2.2 补偿光源设计
    3.3 温湿度数据采集模块
    3.4 电荷测量模块
        3.4.1 微粒带电信息检测原理
        3.4.2 电荷测量电路
    3.5 电场强度测量模块
    3.6 GPS信号采集模块
    3.7 电源模块
    3.8 探空仪前端实现
    3.9 本章小结
第四章 地面监控系统设计与实现
    4.1 云台控制模块
        4.1.1 云台介绍
        4.1.2 平面电子罗盘
        4.1.3 倾角传感器
        4.1.4 单片机驱动控制模块
    4.2 虚拟串口
        4.2.1 虚拟串口软件IP配置方法
        4.2.2 虚拟串口连接GPS模块方法
    4.3 地面监控软件
    4.4 系统测试
        4.4.1 跟踪测试
        4.4.2 传输距离测试
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢



本文编号：3863270