（一）需求分(fēn)析

随着氣象測量傳感器、無人(rén)機(jī)制造、飛行控制及數據處理(lǐ)等技術(shù)的發展，無人(rén)機(jī)氣象探測技術(shù)得(de)到長足的發展，逐漸成熟并走向應用。這種大(dà)區域、長時間、連續氣象探測方法在航天器發射與返回、重要武器試驗、戰場氣象測量、惡劣天氣監測、龍卷風(fēng)近距環境探測監視等應用中具有獨特的作(zuò)用和優勢。

（二）解決方案

運用無人(rén)機(jī)的特點我們能獲得(de)下列氣象數據：溫度、氣壓、濕度、風(fēng)、真高度、各種圖像（數據）、雲形成類型和大(dà)小、能見(jiàn)度、湍流發生(shēng)和大(dà)小、積冰。氣象傳感器如(rú)圖11-1所示。

圖11-1氣象傳感器

基本的氣象觀測準确度要求如(rú)下：能見(jiàn)度：±20%（≥0.1km,≤10km）；雲覆蓋（最底層）：±1/8；

雲底高：±30m(0～300m),±10%(>300)；

垂直風(fēng)剖面：±10°，±2.5m/s；

雲頂高：±150m(≤1000m),±20%(>1000m)；

地面風(fēng)：±10°，±2.5m/s；

地面溫度：±1°；

垂直剖面溫度：±1°；

地面相(xiàng)對濕度：±5%；垂直剖面濕度：±5%；氣壓：±2%。

爲了進行天氣預報，世界氣象組織（WorldMeteorologicalOrganization，WMO）規定了氣象觀測要素，其中一些要素可(kě)以直接測量，另一些要素由主觀估測。主觀估測用可(kě)見(jiàn)光(guāng)、紅(hóng)外線和微波成像儀進行探測，所有設備必須适合系統選擇的無人(rén)機(jī)，如(rú)重量、體(tǐ)積。無人(rén)機(jī)拍(pāi)攝霧霾覆蓋面積（一角）（見(jiàn)圖11-2）。

圖11-2無人(rén)機(jī)拍(pāi)攝霧霾覆蓋面積

1.直接測量。将無人(rén)機(jī)挂載常規氣象傳感器，對氣象參數直接測量，主要是指溫、濕、壓等參數。無人(rén)機(jī)自(zì)身(shēn)平飛。垂直飛行和低飛，可(kě)測量到各層面的氣象參數。水平飛行時飛機(jī)常保持一定的氣壓高度。爲了對地面氣象數據測量更準确，無人(rén)機(jī)必須降至150米高度低空飛行。

2.遙感測量。随着遙感技術(shù)的發展，無人(rén)機(jī)将以遙感測量爲主。主要設備有寬波段紅(hóng)外輻射計(jì)、寬波段微波被動輻射儀、寬波段太陽被動輻射儀、能見(jiàn)度儀和多普勒雷達等。紅(hóng)外探測分(fēn)辨率高，可(kě)以探測溫度和水汽分(fēn)布，但(dàn)它是不能透過雲層。獲得(de)降雨(yǔ)信息最好的設備室是帶微波輻射計(jì)，它可(kě)測量各種雲圖。

3.空投探空儀和數據中繼。無人(rén)接挂載十個空投探空儀，在50*50平方千米的面積上均勻散布，下降時間一般爲幾分(fēn)鍾，測量的數據一般有無人(rén)機(jī)中繼。

圖11-3無人(rén)機(jī)氣象監測流程

（三）應用案例

2020年(nián)，封面新聞記者獲悉，四川一家科(kē)技企業派出的大(dà)型雙發長航時雙尾蠍無人(rén)機(jī)攜帶包括氣象雷達、激光(guāng)測風(fēng)雷達、光(guāng)電偵察吊艙和溫濕壓探測器等多種氣象探測設備，完成了台風(fēng)“浪卡”海上觀測作(zuò)業。台風(fēng)中心位置距離(lí)海南(nán)省萬甯市偏東方向約740公裡(lǐ)，強度等級爲熱(rè)帶風(fēng)暴，最大(dà)風(fēng)力8級18米/秒（約65公裡(lǐ)/小時），中心氣壓998百帕。雙尾蠍無人(rén)機(jī)接到指令從(cóng)海南(nán)博鳌機(jī)場起飛，跑道風(fēng)速達到6級12m/s。起飛後無人(rén)機(jī)直奔台風(fēng)“浪卡”，對台風(fēng)路(lù)徑前側的内部環流開展風(fēng)場結構以及洋面風(fēng)浪高分(fēn)辨率觀測。

本次飛行在國(guó)内首次實現了大(dà)型無人(rén)機(jī)在台風(fēng)路(lù)徑前側長時間的内部觀測，通過機(jī)載激光(guāng)雷達，實現了台風(fēng)7級風(fēng)圈内的高精度連續風(fēng)場測量，這在亞太地區尚屬首次。通過無人(rén)機(jī)與海面浮标協同，在國(guó)内首次實現了台風(fēng)内部浪場的空海一體(tǐ)化觀測。

圖11-4台風(fēng)路(lù)徑預報圖

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