申请/专利权人：中国人民解放军国防科技大学;西安泽志电子科技有限公司

申请日：2023-11-09

公开（公告）日：2024-03-01

公开（公告）号：CN117214054B

主分类号：G01N15/0227

分类号：G01N15/0227;G01W1/08;H04N23/56;H04N23/67

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.01#授权;2023.12.29#实质审查的生效;2023.12.12#公开

摘要：一种新型视频探空仪，由地面站和空中机构组成，地面站包括电源、计算机、地面无线通讯模块，计算机安装水凝物粒子图像处理软件；空中机构包括箱体，箱体内设置空中电源模块、嵌入式计算机、空中无线通讯模块、高速相机和镜头；空中无线通讯模块和高速相机均与嵌入式计算机相连；所述镜头设置在高速相机前侧；在箱体外侧设置两个相对的专用光源模块，发射的光线交叉后形成叠合区域；高速相机的拍摄区域限于叠合区域。本发明通过合理设计光源强度、高速相机光圈大小、曝光时间、物距、相距等参数，使工程可接受精度下，成像粒子具有相同的放大倍数，可以准确反算水汽粒子的真实尺度。

主权项：1.一种新型视频探空仪，由地面站和空中机构组成，其特征在于，地面站和空中机构通过无线通讯方式连接；所述地面站包括连接有地面电源模块的计算机，计算机安装有水凝物粒子图像处理软件，同时连接有地面无线通讯模块；所述空中机构包括设置在无人机或气球上的箱体（1），在箱体（1）内设置有空中电源模块（2）、嵌入式计算机（3）、空中无线通讯模块（4）、高速相机（5）和镜头；所述空中电源模块（2）为空中机构供电，所述空中无线通讯模块（4）和高速相机（5）均与嵌入式计算机（3）相连；所述镜头设置在高速相机（5）前侧；在箱体（1）外侧设置两个相对的专用光源模块（6），两个专用光源模块（6）发射的光线交叉后形成叠合区域；所述高速相机（5）的拍摄区域限于所述叠合区域；所述专用光源模块（6）包括固定在箱体（1）上的光源壳体，在光源壳体内设置激光二极管；每个激光二极管发出的光，经镜头折射后，形成一个扇形照射区域，该扇形照射区域的厚度为5mm；所述高速相机（5）的焦距、光圈和曝光时间的调整要求为：调整焦距，使得高速相机（5）的焦平面位于所述叠合区域的厚度方向的中间位置；调整光圈大小，使高速相机（5）的景深等于叠合区域的厚度；调整曝光时间，使高速相机（5）拍摄叠合区域内的目标的亮度高于叠合区域外的目标的亮度；空中机构由气球或无人机作为运载平台，飞行至设定高度后，使用高速相机（5）对水凝物粒子成像，使用嵌入式计算机（3）记录图像，对图像进行水凝物粒子检测后，含水凝物粒子的图像通过空中无线通讯模块（4）发送到地面，再通过地面站的地面无线通讯模块接收，并传至计算机，计算机通过水凝物粒子图像处理软件进行分析处理，分析处理过程为：S1，分别计算叠合区域中心的粒子和离相机最远的粒子的放大倍数和放大倍数之差： ；其中，K1是叠合区域中心的粒子的放大倍数；K2是离相机最远的粒子的放大倍数；L1为叠合区域厚度中心到镜头的物距，△L为叠合区域厚度的一半；L2为像距；S2，利用下式计算放大倍数的相对误差： ；S3，参数为：，计算得到的放大倍数的相对误差为1.2%，在工程实践中能够忽略不计，因此采用叠合区域中心的放大倍数来计算所有粒子的尺度，从而获得视频探空仪所拍摄到的粒子的真实尺寸。

全文数据：

权利要求：

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