[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

摘要

本发明涉及基于无人机的PM2.浓度采集装置和实时数据过滤方法。基于无人机的城市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，所述的空中城市PM2.5浓度采集模块包括无人机模块和PM2.5浓度采集载荷，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，数据存储模块和SIM卡模块。利用所述的基于无人机的PM2.5浓度采集装置对PM2.5浓度进行采集，设备灵活性强，操作简单，有效的节约了采集成本，本发明提出的数据过滤方法过滤原始PM2.5浓度数据提高了数据准确性，并节省了大量资源。

主权项

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…XT/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φi表示第i个数据的误差容忍率，i的范围为2到T/t‑1；Φi＝(|Xi‑Xi‑1|+|Xi‑Xi+1|)/Xi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Yj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Yj+1，从第2个时间窗口开始，将当前窗口数据Yj,上一窗口数据Yj‑1和下一窗口数据Yj+1平均为一个数据作为数据结果并输出,其中Dj为数据过滤结果，输出Dj；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。