（1.95935部队，150100；2.94872部队，331200）
摘要：无人机应用在技术上具有领先性，其在操作上十分简单，应用成本比较低，在气象监测中应用可以有效规避传统监测中的弊端，在保障气象监测科学性同时，在操作上也具有一定灵活性。本文简述了无人机的概念，并对无人机在气象监测中的具体应用进行了阐述，探讨了无人机在气象监测中的应用趋势，并对无人机的技术优势进行了分析。
关键词：无人机；气象监测；影像收集；设计目标
引言：
无人机是指利用无线遥控装置操控的非载人式小型飞行器，在飞行器类别分类上具有复杂性，主要包含飞行器结构、控制系统、数据采集反馈装置、功能模块等。无人机可装置摄像机，对气象环境进行检测，也可通过湿度仪器，对空间的湿度、温度等进行传感反馈，将其应用到气象监测领域,可降低特殊环境、突发自然环境对监测造成的影响，并以动态监测优势，提高气象监测的科学性、准确性。
一、无人机概述
无人机全称为无人驾驶飞机，主要利用遥控设备以及程序进行控制。飞行器上通常会安装自动驾驶仪，并通过雷达对无人机运行轨道、程序等进行跟踪、定位，利用数据系统进行图像、数据传输。我国无人机根据大小、类型等进行分类，可分为11种情况。我国在2017年开始进行民用无人机的注册与开发，无人机以自动化技术为基础，最早诞生在上个世纪初期，在长期的发展中，无人机逐渐趋于成熟，其在我国各个领域进行应用，包括航拍、气象监测、运输等，其在未来将发挥出人载飞机的所有功能，并在成本、结构上发挥一定的优势。另外，无人机可实现高清晰度图片的采集，优化卫星遥感摄像的重访周期过长弊端[1]。
二、气象监测无人机设计与应用
（一）无人机应用优势以及作用
1.无人机在气象监测中应用优势
将无人机应用到气象监测中，其应用优势主要有以下四点。一是无人机具有很强的机动性、灵活性，主要应用自动化技术，在技术上具有很强的先进性。无人机在气象监测中应用以搭载模块平台实现，可通过装置各种设备，服务无人机多样化的监测功能。其在突发性自然灾害气象监测中，可灵活对灾害现场、气象环境等进行动态监测，无人机以远程控制功能，对灾害现场进行数据反馈、应急指挥。二是其在操作上具有简便性，上手十分简单，操作人员只需数量的掌握遥控技术，并能对其进行操作。为了优化操作系统，无人机通常会装设自动控制装置，系统具备定位导航功能、气压探测功能，并以记录的方式，对空间轨道、飞行位置等信息进行储存。三是无人机在成本投入上比较低廉，无人机正处于飞速发展阶段，其相关配件数量不断增多，在供给需求下，其配件也会越来越便宜。另外，无人机在飞行中若遇到故障，由于无人驾驶，可避免生命财产的损失。四是由于无人机发展迅速，其在技术上也不断趋于完善，我国在2016年颁布规定，对民用小型无人机审批程序进行简化，无须在官方管理系统中输入信息，只需对其型号、编号、所有者进行记录即可。无人机在应用中得到了政策支持，在气象监测中应用也具有十分巨大的作用。
2.无人机在气象监测中应用作用
无人机在气象监测中应用主要基于航拍技术、传感技术、自动化技术。其在气象监测中，可通过高清摄像机、温湿度感应器等设备，以高分辨率的图像进行数据反馈，并可对现场声音等进行录制。操作人员通过远程控制，可利用通信系统，将无人机上所监测的信息数据传回监视器，并对自然灾害的音频、视频、数据等进行整合，这是无人机在气象监测中的主要应用。
其次，无人机可进行货品、装置的搭载，按照不同的类型，无人机可承担一定质量的负荷。在气象监测中，气象仪器可通过无人机进行运输，将其安置在特定的气象空间中，通过图像传输技术、信息通信技术，将数据传回到操作人员受众，无人机也可在回收之后，进行数据整理。另外，其可携带云催化剂等装置，通过信号通道对其进行控制，实现人工天气转化。
最后，气象监测主要手段为三种，卫星气象监测、气象飞机监测、气象站监测等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆以上三种气象监测手段均存在一定的局限性，而将无人机应用到气象监测中，其应用优势可有效弥补以上几种监测手段，以低成本、高灵活性等优势，拓展其应用空间。
（二）无人机在气象监测中设计应用
1.初级设计目标
在初期设计中将无人机应用到气象监测中，设计目标是应用最少的成本投入，利用无人机装设航拍器、温湿计等，对气象环境状况进行搜集，使其能够清晰成像，反馈气象实际状况，这是无人机在气象监测中应用的初期设计目标，具体设计应用内容如下。
2.无人机载具设计
根据设计方案以及设计目标，无人机需能够承载重量为0.1kg的高清运动式摄影机，能够达到十分钟以上续航飞行，其飞行具有稳定性，操作具有便捷性，可在故障情况对其进行快速维修。在对各种类型的无人机进行分析之后，为了满足气象监测的具体要求，准备应用单翼发动机固定机型作为气象监测无人机。在系统上，安装无限感应装置，并以2.4GHZ的遥控器进行遥控，电池以聚合物锂电池为主[3]。
3.气象无人机试验及结果
我国于2013年5月中旬，对无人机气象监测功能进行试验，当天气为晴，气温31摄氏度，风向为东南风，无人机试飞场地在东湖公园广场。在实验阶段，首先对其进行调试，利用遥控器对接无人机进行控制频道连接，无人机各装置间检查，观察其是否存在故障。当无人机运行并进入跑道之后，打开摄像头，在空中对其进行调试，调试结束后，利用无人机接近接近监测目标，并对规定好拍摄角度以及拍摄地点，在完成拍摄任务、控制好高度之后，完成无人机的降落。试验结果证明，无人机在气象监测中应用遥控距离在800米以上，留空时间长于10分钟，在气象监测中，可对雷电灾害进行影像收集，并以清晰的图像，对气象进行监测。
4.无人机气象监测应用
现如今，无人机在气象监测中可以应用气象测量传感器设备，并将其与数据处理技术相结合，以可视化的发展技术，对气象数据信息进行反馈。在成熟的技术条件下，无人机气象监测可实现大区域、长周期、连续性的折返监测，并对重要武器试验进行监测、恶劣天气进行监测、特殊气象进行监测。应用无人机进行气象监测，可对环境温度、风量、风向、气压值、湿寒度、真高度等进行数据形成。在监测执行过程中，可通过直接测量、遥感测量、数据中继技术，对气象环境状况进行监测。现阶段，恶劣的自然环境可能会对监测数据的传输效果进行干扰，为了保障数据测量的精确性，加强与操作人员的联系，在无人机上通常会安置飞行管理系统，并安装精准的导航定位系统。为了进行天气预报，世界气象组织规定了气象观测要素，其中一些要素可以直接测量，另一些要素由主观估测。主观估测用可见光、红外线和微波成像仪进行探测，所有设备必须适合系统选择的无人机，如重量、体积。
结论:
总而言之，无人机仍处于发展阶段，其在气象监测中应用具有十分广阔的发展前景。随着无人机技术的不断成熟，其监测质量、监测效率、监测成本等，均会得到一定程度的优化。另外，无人机在气象监测中应用还没有完全普及，随着技术研究的不断深入，无人机必将广泛应用到生产、生活之中，为大众提供更加优质的服务。
参考文献
[1]李向北.城市大气环境探测旋翼机的功能和安全性改进研究[J].科学大众(科学教育),2018(07):195.
[2]吴健君,劳钊明,余文静,等.微型无人机三维重建系统在气象灾情调查中的应用[J].广东气象,2018,40(02):44-47.
[3]李博,汤新民,田凤,等.基于雷达反射拼图的无人机危险气象告警研究[J].交通信息与安全,2017,35(03):19-25+33.
论文作者:金天1 林殷涌2
论文发表刊物:《知识-力量》5中
论文发表时间:2018/9/27