[发明专利]一种多旋翼无人机大气污染探测系统及方法

权利要求书

1.一种多旋翼无人机大气污染探测系统，该系统用于低空PM2.5浓度垂直分布监测，所述系统包含：

无人机风行平台子系统，用于分航次进行低空垂直观测，同步采集不同高度光学影像、PM2.5和大气参数探测数据，通过远程无线传输方式向无人机地面监控子系统实时传输探测数据，并实时监控任务飞行状态；

数据处理子系统，用于各类探测数据进行去噪、订正和拟合处理，获得不同高度PM2.5、气压、温度和湿度分布数据；对连续光学影像进行分帧处理，获得监测区域不同高度的垂直和水平方向序列光学影像；

无人机地面监控子系统，用于进行任务规划，输入飞行参数，所述飞行参数包含飞行区域、飞行高度或航次；用于实时接收探测数据。

2.根据权利要求1所述的多旋翼无人机大气污染探测系统，其特征在于，所述无人机风行平台子系统进一步包含：光学相机、云台、大气探测传感器、飞行控制单元和数据传导模块；

所述光学相机和云台安装在无人机平台子系统的侧下方，用于获取垂直和水平方向的连续光学影像；

所述大气探测传感器进一步包含：PM2.5、气压-温度和温度-湿度三类传感器

所述飞行控制单元用于控制飞机进行低空飞行；

所述数据传导模块用于采用无线方式向无人机地面监控子系统传输探测的数据。

3.根据权利要求2所述的多旋翼无人机大气污染探测系统，其特征在于，所述无人机风行平台子系统还包含：移动电源；

大气探测传感器与移动电源模块、数据传导模块连接集成在传感器外壳中，且大气探测传感器与移动电源模块、数据无线传输模块安装在无人机平台子系统的顶部，实现多路传感器供电与数据打包无线传输功能。

4.根据权利要求1所述的多旋翼无人机大气污染探测系统，其特征在于，所述无人机地面监控子系统进一步包含：

任务规划模块，用于每次开展飞行任务前，输入飞行参数，所述飞行参数包含：飞行区域、飞行高度和航次；

任务监控模块，用于飞行中通实时监控飞机工作状态；

数据接收模块，用于将空中采集的数据记录在移动工作站中，进而向数据处理 子系统提供数据。

5.根据权利要求1所述的多旋翼无人机大气污染探测系统，其特征在于，所述数据处理子系统进一步包含：

数据预处理模块，用于对探测数据进行分类导出、规整、去噪，进行时间序列对齐和订正，获得时间序列分类数据，利用分帧将连续光学影像按高度间隔分帧，获得监测区域不同高度的垂直和水平方向序列光学影像；

参数提取模块，用于对完成预处理的PM2.5、温度、湿度进和气压数据，设置高度梯度间隔，按照均匀高度梯度进行数据拟合差分对齐，获得高度序列分类数据；

数据分析模块，用于利用线性拟合方法，获得PM2.5与高度、温度、湿度之间的相关关系，用于分析不同高度PM2.5浓度的分布趋势及与相关大气参数之间的关系；利用PM2.5与大气能见度之间关系模型计算获得能见度垂直分布数据，绘制低空PM2.5和大气能见度垂直分布曲线，与同区域大气环境地面观测站点和卫星反演参数进行比对分析，通过观测的序列光学影像、结合气象条件进行不同高度雾霾影响程度分析。