用于系留气球的无线传感仪及系留气球.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112498652A(43)申请公布日2021.03.16(21)申请号202110166656.0(22)申请日2021.02.07(71)申请人中国科学院空天信息创新研究院地址100190北京市海淀区北四环西路19号(72)发明人张强辉何泽青李家隆付强赵春阳(74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司11002代理人盛明星(51)Int.Cl.B64B1/50(2006.01)G08C17/02(2006.01)H02J7/35(2006.01)G01D21/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称用于系留气球的无线传感仪及系留气球(57)摘要本发明提供一种用于系留气球的无线传感仪及系留气球，包括：传感器阵列单元、供配电单元、数据管理单元、主动温控单元以及传感仪箱体；所述传感器阵列单元与所述数据管理单元相连接，用于检测系留气球飞行过程中各类工程数据；数据管理单元，具体包括接口电路、主控电路、通讯电路和无线通信天线，用于接收传感器阵列单元的数据，获取主动温控单元和供配电单元的工作状态并发出控制指令，所述主动温控单元与数据管理单元连接，用于向数据管理单元传输温控数据并接收数据管理单元的控制指令，使用无线通信方式，太阳能实现自供电，并将数据通过无线方式传输至飞控设备中，该过程中不涉及大规模球体走线，有效提高了平台有效载重量和工作的稳定性。CN112498652ACN112498652A权利要求书1/2页1.一种用于系留气球的无线传感仪，其特征在于，包括：传感器阵列单元、供配电单元、数据管理单元、主动温控单元以及传感仪箱体；所述传感器阵列单元与所述数据管理单元相连接，用于检测系留气球飞行过程中各类工程数据；数据管理单元，具体包括接口电路、主控电路、通讯电路和无线通信天线，用于接收传感器阵列单元的数据，获取主动温控单元和供配电单元的工作状态并发出控制指令，同时生成数据协议包，通过Lora技术将数据通过无线方式发送出去；所述主动温控单元与数据管理单元连接，用于向数据管理单元传输温控数据并接收数据管理单元的控制指令；传感仪箱体包裹着所述传感器阵列单元、所述供配电单元、所述数据管理单元以及所述主动温控单元，并提供固定位置，传感仪箱体的面板上的电连接器为箱体内部单元和外部单元提供连接通道；所述供配电单元与传感器阵列单元、数据管理单元和主动温控单元连接，用于利用太阳能实现无线传感仪的自供电，供所述传感器阵列单元、所述数据管理单元和所述主动温控单元使用，同时供配电单元还向数据管理单元传输状态数据并接收数据管理单元的控制指令。2.根据权利要求1所述的用于系留气球的无线传感仪，其特征在于，所述传感器阵列单元具体包括：压力检测单元，具体包括压力传感器，驱动电路及数据采样电路，用于检测系留气球主气囊压差，生成压差信号；温度检测单元，具体包括温度传感器，驱动电路及数据采样电路，用于检测系留气球氦气温度及大气温度，生成温度信号；湿度检测单元，具体包括湿度传感器，驱动电路及数据采样电路，用于检测系留气球氦气湿度及大气湿度，生成湿度信号；风速风向检测单元，具体包括风速风向传感器，供电电路及数据通信电路，用于检测系留气球飞行环境下的风速风向，生成风速风向信号。3.根据权利要求1所述的用于系留气球的无线传感仪，其特征在于，所述供配电单元包括：太阳电池，与充电控制电路连接，用于利用太阳能发电，以最优效率产生电能；充电控制电路，与锂电池组连接，用于控制锂电池组的充电过程；锂电池组，与配电电路相连接，用于存储电能；配电电路，用于向传感器阵列单元、数据管理单元和主动温控单元提供不同规格的稳压供电。4.根据权利要求3所述的用于系留气球的无线传感仪，其特征在于，所述配电电路的输出电压为5V，12V以及24V。5.根据权利要求3所述的用于系留气球的无线传感仪，其特征在于，所述充电控制电路设有MPPT控制模块，所述MPPT控制模块用于跟踪太阳电池的最大功率点，以实现充电效率的最优化。6.根据权利要求1所述的用于系留气球的无线传感仪，其特征在于，所述主动温控单元2CN112498652A权利要求书2/2页安装在传感仪箱体内部，用于将箱体内部温度控制在预设范围，保障所述传感器阵列单元、所述供配电单元、所述数据管理单元以及所述主动温控单元对环境温度的需求。7.根据权利要求6所述的用于系留气球的无线传感仪，其特征在于，所述主动温控单元具体包括：温度探头，与温控继电器相连，用于采集温度数据，作为主动温控的输入；温控继电器，与加热膜相连，用于控制加热膜的工作；接口电路，与温控继电器相连，用于向温控继电器提供电能和控制信号。8.根据权利要求1所述的用于系留气球的无线传感仪，其特征在于