一种带摄像头的数字探空仪及其探空系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种带摄像头的数字探空仪及其探空系统，摄像头模块与处理器连接用于采集影像并进行影像处理，温湿度传感器与处理器连接用于采集环境温度和湿度信息，气压传感器与处理器连接用于采集环境气压信息，电荷测量模块与处理器连接用于测量空间中微粒子所带电荷量以得到雷暴云中垂直方向的电场强度，电场测量模块与处理器连接用于测量云层中垂直方向的电场强度，数据传输模块与处理器连接用于数据传输通信，电源模块与处理器连接用于各模块供电，GPRS卫星定位导航传感器与处理器连接用于低空大气的风速、风向测量。本实用新型专利技术采用模块设计，体积小、成本低。

A Digital Sounding Instrument with Camera and Its Sounding System

The utility model discloses a digital sounding instrument with a camera and its sounding system. The camera module is connected with the processor for image acquisition and image processing, the temperature and humidity sensor is connected with the processor for collecting environmental temperature and humidity information, the air pressure sensor is connected with the processor for collecting environmental pressure information, and the charge measurement module is connected with the processor for measuring environmental pressure information. The electric field intensity in the vertical direction in Thunderstorm clouds can be obtained by the charge of particles in space. The electric field measurement module is connected with the processor to measure the electric field intensity in the vertical direction in the clouds. The data transmission module is connected with the processor for data transmission and communication. The power supply module is connected with the processor for power supply. The GPRS satellite positioning and navigation sensor is connected with the processor for low altitude. Measurement of wind speed and direction in the atmosphere. The utility model adopts modular design with small volume and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种带摄像头的数字探空仪及其探空系统
本技术涉及一种数字探空仪及其探空系统，特别是一种带摄像头的数字探空仪及其探空系统。
技术介绍
随着科学技术的迅猛发展，人们越来越重视大气的变化规律，经过长期不断地努力和研究，人们从大气科学萌芽时期主要根据眼睛来观察天气现象的变化，依靠人体感官来感知冷暖干湿的区别，一直到人们相继技术了温度计、气压计、湿度计等用科学的方法进行精确测量，使大气探测从以前的定性估计发展到现在的定量记录。随着传感器技术和电子技术迅猛发展，世界各国新型的探空系统较多的采用了更加稳定可靠的数字化传感器，使用新的测量技术进行信号采集，通过图形化界面进行直观地显示和操作，主机普遍采用了模块化的计算机板，便于仪器的升级换代满足不同业务的需求。21世纪以来，世界各国在大气探空技术方面逐步采用卫星导航测风体制的探测模式，同时，逐步开始使用电容式传感器取代电阻式传感器，以提高温湿度测量精度。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种带摄像头的数字探空仪及其探空系统，采用模块设计，体积小、成本低。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：一种带摄像头的数字探空仪，其特征在于：包含处理器、摄像头模块、温湿度传感器、气压传感器、电荷测量模块、电场测量模块、数据传输模块、电源模块和GPRS卫星定位导航传感器，摄像头模块与处理器连接用于采集影像并进行影像处理，温湿度传感器与处理器连接用于采集环境温度和湿度信息，气压传感器与处理器连接用于采集环境气压信息，电荷测量模块与处理器连接用于测量空间中微粒子所带电荷量以得到雷暴云中垂直方向的电场强度，电场测量模块与处理器连接用于测量云层中垂直方向的电场强度，数据传输模块与处理器连接用于数据传输通信，电源模块与处理器连接用于各模块供电，GPRS卫星定位导航传感器与处理器连接用于低空大气的风速、风向测量。进一步地，所述处理器采用STM32F103RCT6芯片U1，U1的5脚连接晶振管Y1一端和电容C1一端，U1的6脚连接晶振管Y1另一端和电容C2一端，电容C1另一端和电容C2另一端接地，U1的12、31、47、63脚接地，U的13、19、32、48、64脚连接3.3V电源，U1的7脚连接电阻R1一端和电容C10一端，电容C10另一端接地，电阻R1另一端连接3.3V电源。进一步地，所述数据传输模块包含SP3490EN芯片U2和SP3232芯片U3，U2的1脚连接3.3V电源，U2的1脚连接U2的42脚，U2的2脚连接U1的43脚，U2的4脚接地，U2的5脚连接电阻R3一端，U2的6脚连接电阻R3另一端，U2的7脚连接电阻R2一端，U2的8脚连接电阻R2另一端，U3的1脚连接电容C11一端，U3的2脚连接电容C12一端，U3的3脚连接电容C11另一端，U3的4脚连接电容C13一端，U3的5脚连接电容C13另一端，U3的6脚连接电容C14一端，电容C14另一端接地，U3的10、11、12、13脚分别连接U1的17、16、51、52脚，U3的15脚接地，U3的16脚连接电容C12另一端并连接3.3V电源。进一步地，所述GPRS卫星定位导航传感器采用北斗卫星ATGM332D-5N定位模块U4，U4的1脚接地，U4的2、3脚分别连接U1的17、16脚。进一步地，所述摄像头模块包含OV7670芯片OV1，OV1的A1脚连接电容C15一端，OV1的F1脚连接电容C16一端，OV1的C1脚连接电容C17一端，OV1的C2脚连接电容C18一端，OV1的B2脚连接电容C19一端，OV1的F2脚连接电容C20一端和电阻R4一端，电阻R4另一端连接OV1的F1脚，电容C15、C16、C17、C18、C19、C20的另一端和OV1的B3、F3、B1脚接地，OV1的B4、A4、B5、A5、F5、E5、F4、E4脚分别连接U1的20-27脚，OV1的D1、A3、A2脚分别连接U1的41、57、58脚。进一步地，所述电荷测量模块包含电容C21，电容C1一端连接电容C2一端，电容C1另一端连接电阻R6一端和电阻R8一端，电阻R6另一端连接OPA128LM芯片U5的2脚，U5的3脚连接电阻R5一端，电阻R5另一端连接5V电源，U5的5脚连接可变电阻R13一端，可变电阻R13另一端连接U5的1脚，可变电阻R13的控制端连接5V电源，U5的4脚接地，U5的7脚连接12V电源，U5的6脚连接电阻R12一端、电容C22另一端和电阻R10一端，电阻R10另一端连接电阻R9一端和电阻R11一端，电阻R11另一端连接5V电源，电阻R9另一端连接电阻R8另一端和电阻R7一端，电阻R7另一端连接5V电源，电阻R8另一端连接可变电阻R14一端和TL064VD芯片U6的6脚，可变电阻R14另一端连接U6的7脚和电阻R15一端，U6的5脚连接5V电源，U6的4脚连接12V电源，U6的11脚接地，电阻R15另一端连接电阻R16一端和电容C24一端，电阻R16另一端连接电容C23一端和U6的10脚，电容C23另一端连接5V电源，电容C24另一端连接U6的8脚和9脚。进一步地，所述电源模块包含AMS1117芯片U7、U8，U7的3脚连接电容C25一端和电容C26一端并连接5V电源，U7的2脚连接电容C27一端、电容C28一端和二极管V1阴极并输出3.3V电源，电阻R17一端连接3.3V电源，电阻R1另一端连接发光二极管H1阳极，发光二极管H1阴极接地，电容C25另一端、电容C26另一端、U7的1脚、电容C27另一端、电容C28另一端和二极管V1阳极接地，U8的3脚连接电容C29一端、电容C30一端并连接接口XS4的2脚，接口XS4的1脚接地，U8的2脚连接电感L1一端，电感L1另一端连接电容C31一端、电容C32一端、二极管V3阴极并连接5V电源，电容C29另一端、电容C30另一端、U8的1脚、电容C31另一端、电容C32另一端和二极管V3阳极接地。进一步地，所述电场测量模块包含MAX4236芯片U9，U9的2脚连接电阻Rp一端，电阻Rp另一端连接Vin-dch+信号、电容Cf一端和电阻Rf一端，U9的6脚连接电容Cf另一端和电阻Rf另一端并连接U1的14脚，U9的3脚连接电阻R4一端和电阻R20一端，电阻R4另一端连接电容C8一端、U9的8脚、7脚并连接3.3V电源，电容C8另一单、Vin_dch-信号、电阻R20另一端和U9的4脚接地。进一步地，所述温湿度传感器为DHT11温湿度一体化的数字传感器，DHT11和处理器之间采用简单的单总线通信，只需要一个IO口；气压传感器采用BMP180气温模块，通过IIC通信方式和处理器连接。一种探空系统，其特征在于：包含带摄像头的数字探空仪、接收天线、无线路由器和计算机，数字探空仪悬挂在气球下方，接收天线与无线路由器连接，无线路由器与计算机连接。本技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：（1）本技术中在传统探空仪上添加了摄像头，进行图像采集，并传回地面进行图像处理，方便了对高空多变的雷暴云气象现象的研究。（2）本技术中探空仪利用无线路由器，将探空仪采集到信号进行进行统一的处理，通过串口转网口模块，简化了探空仪的设计。（3）本技术中探空仪使用北斗导航定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带摄像头的数字探空仪，其特征在于：包含处理器、摄像头模块、温湿度传感器、气压传感器、电荷测量模块、电场测量模块、数据传输模块、电源模块和GPRS卫星定位导航传感器，摄像头模块与处理器连接用于采集影像并进行影像处理，温湿度传感器与处理器连接用于采集环境温度和湿度信息，气压传感器与处理器连接用于采集环境气压信息，电荷测量模块与处理器连接用于测量空间中微粒子所带电荷量以得到雷暴云中垂直方向的电场强度，电场测量模块与处理器连接用于测量云层中垂直方向的电场强度，数据传输模块与处理器连接用于数据传输通信，电源模块与处理器连接用于各模块供电，GPRS卫星定位导航传感器与处理器连接用于低空大气的风速、风向测量。

【技术特征摘要】
1.一种带摄像头的数字探空仪，其特征在于：包含处理器、摄像头模块、温湿度传感器、气压传感器、电荷测量模块、电场测量模块、数据传输模块、电源模块和GPRS卫星定位导航传感器，摄像头模块与处理器连接用于采集影像并进行影像处理，温湿度传感器与处理器连接用于采集环境温度和湿度信息，气压传感器与处理器连接用于采集环境气压信息，电荷测量模块与处理器连接用于测量空间中微粒子所带电荷量以得到雷暴云中垂直方向的电场强度，电场测量模块与处理器连接用于测量云层中垂直方向的电场强度，数据传输模块与处理器连接用于数据传输通信，电源模块与处理器连接用于各模块供电，GPRS卫星定位导航传感器与处理器连接用于低空大气的风速、风向测量。2.按照权利要求1所述的一种带摄像头的数字探空仪，其特征在于：所述处理器采用STM32F103RCT6芯片U1，U1的5脚连接晶振管Y1一端和电容C1一端，U1的6脚连接晶振管Y1另一端和电容C2一端，电容C1另一端和电容C2另一端接地，U1的12、31、47、63脚接地，U的13、19、32、48、64脚连接3.3V电源，U1的7脚连接电阻R1一端和电容C10一端，电容C10另一端接地，电阻R1另一端连接3.3V电源。3.按照权利要求2所述的一种带摄像头的数字探空仪，其特征在于：所述数据传输模块包含SP3490EN芯片U2和SP3232芯片U3，U2的1脚连接3.3V电源，U2的1脚连接U2的42脚，U2的2脚连接U1的43脚，U2的4脚接地，U2的5脚连接电阻R3一端，U2的6脚连接电阻R3另一端，U2的7脚连接电阻R2一端，U2的8脚连接电阻R2另一端，U3的1脚连接电容C11一端，U3的2脚连接电容C12一端，U3的3脚连接电容C11另一端，U3的4脚连接电容C13一端，U3的5脚连接电容C13另一端，U3的6脚连接电容C14一端，电容C14另一端接地，U3的10、11、12、13脚分别连接U1的17、16、51、52脚，U3的15脚接地，U3的16脚连接电容C12另一端并连接3.3V电源。4.按照权利要求2所述的一种带摄像头的数字探空仪，其特征在于：所述GPRS卫星定位导航传感器采用北斗卫星ATGM332D-5N定位模块U4，U4的1脚接地，U4的2、3脚分别连接U1的17、16脚。5.按照权利要求2所述的一种带摄像头的数字探空仪，其特征在于：所述摄像头模块包含OV7670芯片OV1，OV1的A1脚连接电容C15一端，OV1的F1脚连接电容C16一端，OV1的C1脚连接电容C17一端，OV1的C2脚连接电容C18一端，OV1的B2脚连接电容C19一端，OV1的F2脚连接电容C20一端和电阻R4一端，电阻R4另一端连接OV1的F1脚，电容C15、C16、C17、C18、C19、C20的另一端和OV1的B3、F3、B1脚接地，OV1的B4、A4、B5、A5、F5、E5、F4、E4脚分别连接U1的20-27脚，OV1的D1、A3、A2脚分别连接U1的41、57、58脚。6.按照权利要求2所述的一种带摄像头的数字探空仪，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：田野，叶小岭，胡全辉，王佐鹏，潘霄，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32