[发明专利]基于无人机的PM2.5浓度采集装置和数据过滤方法

权利要求书

1.基于无人机的PM2.5浓度实时数据过滤的方法，所使用的PM2.5浓度采集装置，包括空中PM2.5浓度采集模块和地面控制站模块，所述的空中PM2.5浓度采集模块包括无人机模块和PM2.5浓度采集载荷模块，所述的无人机模块包括GPS模块和无线通信模块，所述PM2.5浓度采集载荷包括传感器模块，数据处理模块，数据存储模块和SIM卡模块；

所述的无人机模块和所述的PM2.5浓度采集载荷模块连接，接收所述的传感器模块采集到的PM2.5浓度数据，并联合所述的GPS模块采集到的GPS信息通过所述的无线通信模块传回所述的地面控制站模块；所述的无线通信模块还接收来自所述的地面控制站模块的控制信号，控制所述的无人机模块飞行；

其特征在于包括以下步骤：

步骤(1)、利用无人机周期性采集原始PM2.5浓度数据；具体是将城市区域网格化，搭载PM2.5浓度采集设备的无人机按规划路径飞行，当无人机到达指定位置，悬停并采集PM2.5浓度数据；按时间周期为t采集一个数据，令时间窗口的大小为T，一个时间窗口共采集T/t个PM2.5浓度数据，设原始数据为X₁…X_T/t；

步骤(2)、计算数据误差容忍率φ；如下式所示，一个时间窗口中，从第2个数据开始到T/t-1个数据，分别计算数据误差容忍率φ，其中φ_i表示第i个数据的误差容忍率，i的范围为2到T/t-1；

Φ_i＝(|X_i-X_i-1|+|X_i-X_i+1|)/X_i

步骤(3)、删除误差容忍率φ大于容忍上限δ的数据；具体是：将一个时间窗口中所有数据的误差容忍率φ和容忍上限δ进行比较，删除误差容忍率大于容忍上限的原始数据；

步骤(4)、排序时间窗口中剩余数据，删除过大过小数据；具体是：将时间窗口中剩余的数据进行排序，删除其中首尾5％的数据；

步骤(5)、平均化时间窗口中数据；具体是：将时间窗口内剩余的数据平均成1个数据，设Y_j是平均化后的数据，其中j表示第j个窗口；

步骤(6)、从第2个时间窗口开始，计算数据过滤结果并输出；重复步骤(1)到步骤(5)，计算下一时间窗口的数据Y_j+1，从第2个时间窗口开始，将当前窗口数据Y_j,上一窗口数据Y_j-1和下一窗口数据Y_j+1平均为一个数据作为数据结果并输出,其中D_j为数据过滤结果，输出D_j；即时间周期t采集一个数据，一个时间窗口共T/t个数据，3个时间窗口3T输出一个过滤后的数据。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的PM2.5浓度实时数据过滤的方法，其特征在于：所述的传感器模块采用型号为DN7C3CA006的PM2.5传感器，它被安装在所述的PM2.5浓度采集载荷模块上，用来采集空中PM2.5浓度；采集到的空中PM2.5浓度发送给所述的数据处理模块对PM2.5浓度数据实时过滤处理；

所述的数据处理模块实时过滤处理所述的传感器模块采集到的空中PM2.5浓度；处理完的数据被发送到三个模块，分别是：

发送给所述的数据存储模块存储；

发送给所述的SIM卡模块上传到服务器；

发送给所述的无人机模块通过所述的无线通信模块传回所述的地面站模块。