專利名稱：云高自動觀測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種云高的測量裝置。
背景技術(shù)：
云高是指云底到地面的垂直距離。云高的測量對于航空航天領(lǐng)域具有重要意義， 是航天器升空的重要參考數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的云高測量裝置有云幕燈、紅外測云儀、激光測云儀 等。其中云幕燈只能應(yīng)用于夜間層狀云層云高的測量，局限性較大。激光測云儀的優(yōu)點是 準確度高，使用快速便捷，缺點是成本較高，只能進行天空單點云高測量。利用紅外測量云 高的方法是采用紅外測量裝置對大氣紅外輻射進行測量，其測量方法較為復(fù)雜，且準確度 難于把握，紅外線測量裝置的成本同樣較高。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種云高自動觀測裝置，要解決以較低的成本、更簡單的方法測 量云高的技術(shù)問題。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是這種云高自動觀測裝置，包括圖像采集器，其特征在于該裝置由以下幾部分構(gòu) 成圖像采集器兩個圖像采集器為一組構(gòu)成一采集單元；采樣控制器分別與兩個圖像采集器連接，用于接收圖像處理器的命令，控制圖像 采集器采集云圖像和從云圖像采集器中下載云圖像，并向外傳送圖像，其中采樣控制器一 連接于圖像采集器一與圖像處理器之間，采樣控制器二連接于圖像采集器二與圖像傳輸裝 置之間；圖像傳輸裝置連接于采樣控制器二和圖像處理器之間，用于傳輸采樣控制器二 采集的云圖到圖像處理器，并將圖像處理器的命令傳輸?shù)綀D像采集器二；圖像處理器與采樣控制器一和圖像傳輸裝置連接，用于處理圖像，并自動完成測 定云的高度和水平位置。上述采樣控制器可由單板機和專用控制軟件構(gòu)成。上述圖像采集器可為一至兩組。上述圖像采集器可以是可見光圖像采集器或是紅外成像裝置。上述圖像傳輸裝置可以是半雙無線傳輸模塊。上述圖像傳輸裝置可有兩個，相互之間采用天線聯(lián)接。上述圖像處理器可以為微型計算機。本實用新型的有益效果如下云高自動觀測裝置是采用兩個圖像采集器相隔一定距離(基線)，兩個圖像采集 器可相隔200米以上設(shè)置，由于云底一般都在幾百米以上，兩相機相隔距離(基線)應(yīng)盡可 能大，大于200米有利于提高測量云底高度的精度。兩相機同時拍攝同一云，得到同一時刻兩張照片Pl和P2，在兩張照片上找到云的一個特征點A在兩張照片上的像點Al和A2，分 別在P1、P2上測量照片中心(圖像采集器光軸)到Al和A2的距離以及與基線的夾角，通 過立體三角的原理計算A到地面的距離即云高。應(yīng)用本裝置的測量方法較為簡單，且測量 結(jié)果準確。以較低的成本解決了云高的測量問題。云高自動觀測裝置的圖像處理和采樣控制器通過立體幾何原理自動完成云高和 水平位置的測量。圖像處理和采樣控制器的命令通過圖像傳輸裝置傳輸?shù)絻蓚€云圖像采集 單元，按照預(yù)定的時間間隔，自動進行云圖像采樣。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，所需成本較低的 優(yōu)點，云高測量可自動完成，可應(yīng)用于航空、航天、氣象等領(lǐng)域。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1是應(yīng)用實施例步驟1和步驟2的示意圖。圖2是應(yīng)用實施例步驟3和步驟4的示意圖。圖3是應(yīng)用實施例步驟5的示意圖。圖4是云高自動觀測裝置的原理示意圖。圖5是采樣控制器中專用控制軟件的控制流程圖。附圖標(biāo)記1_圖像采集器一、2-圖像采集器二、3-云底、4-成像平面、A 云底一點、B 圖像采集器一的焦點、C 圖像采集器二的焦點、D =A點在圖像采集 器一和圖像采集器二所在焦平面的垂直投影點、D’:A點在照片Pl上的投影點，E 圖像采集 器1光軸上一點，使AE平行BD ；E’ =E點在成像平面上所在點；圖1中W為圖像采集器一和圖像采集器二共同成像范圍。圖2中X、Y、Z為坐標(biāo)軸。
具體實施方式
實施例一，這種云高自動觀測裝置由以下部件構(gòu)成圖像采集器兩個圖像采集器為一組構(gòu)成一采集單元，圖像采集器可以是可見光 圖像采集器。采樣控制器分別與兩個圖像采集器連接，用于接收圖像處理器的命令，控制圖像 采集器采集云圖像和從云圖像采集器中下載云圖像，并向外傳送圖像，其中采樣控制器一 連接于圖像采集器一與圖像處理器之間，采樣控制器二連接于圖像采集器二與圖像傳輸裝 置之間；上述采樣控制器由單板機和專用控制軟件構(gòu)成，專用控制軟件的控制流程圖參見 圖5所示。單板機可采用Arm7。圖像傳輸裝置連接于采樣控制器二和圖像處理器之間，可以是傳送速率115000 波特以上的半雙工無線傳輸模塊。用于傳輸采樣控制器二采集的云圖到圖像處理器，并將 圖像處理器的命令傳輸?shù)綀D像采集器二。圖像傳輸裝置有兩個，相互之間采用天線聯(lián)接。圖像處理器與采樣控制器一和圖像傳輸裝置連接，用于處理圖像，并自動完成測 定云的高度和水平位置。上述圖像處理器可為微型計算機。采用本實用新型的云高測量方法有如下步驟步驟1參見圖1所示將兩圖像采集器相隔一定距離設(shè)置，使圖像采集器1和圖像采集器2能拍攝到云同一區(qū)域的距離，并得到基線BC，B為圖像采集器1焦點，C為圖像采 集器2焦點，兩圖像采集器鏡頭垂直對天，圖像采集器成像平面長軸或短軸與基線平行；步驟2 圖像采集器1和圖像采集器2同時拍攝云的同一個區(qū)域，分別得到照片P1 和照片P2 ；步驟3參見圖2所示假設(shè)在圖像采集器1和圖像采集器2共同拍攝區(qū)的云底有 一 A點，在照片P1和照片P2中分別找到A點在圖像采集器1和圖像采集器2所在焦平面 的垂直投影點D，分別測量D點和B點連線與基線BC的夾角Z DBC,以及D點和C點連線與 基線BC的夾角ZDCB;步驟4 :A與圖像采集器1焦點B和圖像采集器2焦點C構(gòu)成了三角形ABC，A的垂 直投影點D與B點和C點之間構(gòu)成了三角形DBC，測得兩圖像采集器之間的距離BC，并從圖 像采集器1和圖像采集器2的照片上測出Z DBC和Z DCB，通過正弦定理和余弦定理計算出 BD 禾口 CD ；計算公式可為BDX COS (DBC) +DC X COS (DCB) = BC ；BDXsin(DBC) = DCXsin(DCB)。參見圖3所示，步驟5 以直角三角形ABD為基準平面，找到A點在照片P1上的投 影點D’，在圖像采集器1光軸上取E點，使AE平行BD，E點的像點E’到B點的距離，即焦 距E’ B已知，再從圖像采集器1的相片上測得D’ E’，三角形ABD和三角形BD’ E’為相似三 角形，得到云高AD = BDXE，B/D，E，。實施例二 與實施例一不同的是，上述兩圖像采集器鏡頭光軸還可水平平行設(shè)置， 圖像采集器成像平面長軸或短軸與基線平行。實施例三與實施例一不同的是，上述兩圖像采集器成像平面還可同時垂直一個 平面，兩鏡頭光軸成一定交角。
權(quán)利要求一種云高自動觀測裝置，包括圖像采集器，其特征在于該裝置由以下幾部分構(gòu)成圖像采集器兩個圖像采集器為一組構(gòu)成一采集單元；采樣控制器分別與兩個圖像采集器連接，用于接收圖像處理器的命令，控制圖像采集器采集云圖像和從云圖像采集器中下載云圖像，并向外傳送圖像，其中采樣控制器一連接于圖像采集器一與圖像處理器之間，采樣控制器二連接于圖像采集器二與圖像傳輸裝置之間；圖像傳輸裝置連接于采樣控制器二和圖像處理器之間，用于傳輸采樣控制器二采集的云圖到圖像處理器，并將圖像處理器的命令傳輸?shù)綀D像采集器二；圖像處理器與采樣控制器一和圖像傳輸裝置連接，用于處理圖像，并自動完成測定云的高度和水平位置；上述采樣控制器由單板機和專用控制軟件構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的云高自動觀測裝置，其特征在于上述圖像采集器為一至兩組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的云高自動觀測裝置，其特征在于上述圖像采集器是可見光 圖像采集器或是紅外成像裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的云高自動觀測裝置，其特征在于上述圖像傳輸裝置是半雙 無線傳輸模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的云高自動觀測裝置，其特征在于上述圖像傳輸裝置有兩個， 相互之間采用天線聯(lián)接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的云高自動觀測裝置，其特征在于上述圖像處理器為微型計 算機。
專利摘要一種云高自動觀測裝置，該裝置包括圖像采集器兩個圖像采集器為一組構(gòu)成一采集單元；采樣控制器分別發(fā)出云圖像采樣命令到兩個圖像采集器；圖像傳輸裝置分別與兩個圖像采集器連接，用于傳輸圖像采集器采集的云圖到圖像處理和采樣控制器，并將圖像處理和采樣控制器的命令傳輸?shù)皆茍D像采集單元；圖像處理器與圖像傳輸裝置連接，用于處理圖像，并自動完成測定云的高度和水平位置。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，所需成本較低的優(yōu)點，云高測量可自動完成，可應(yīng)用于航空、航天、氣象等領(lǐng)域。
文檔編號G01C11/30GK201628546SQ200920302710
公開日2010年11月10日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者馬舒慶 申請人:中國氣象局氣象探測中心