新型测风光电经纬仪Android控制系统设计

发布时间：2020-09-22 12:54

　　高空气象探测在军事民用等方面都有着重要意义。高空风的状态是高空气象探测一个重要参数,对火炮打击精度、火箭发射、未来天气预报等都有着重要的参考价值。光学经纬仪具有操作简单、便携、精度较高等特点获得了广泛的应用。但传统的经纬仪自动化程度低,严重依赖人工操作。针对这一问题,本文利用Android手持终端和WIFI图传串口模块,结合自动跟踪经纬仪,设计开发一款新型测风光电经纬仪Android控制系统。首先介绍了使用单站式光电经纬仪跟踪探空气球的基本原理及方法,同时针对A-E式平台基座在使用过程中所存在的过顶盲区问题以及解决方案,最后介绍了系统伺服控制模块。研究了基于Android系统的软件运行的基本组件和运行流程,阐述了本系统中使用到的Android NDK技术作用以及使用方法。运用面向对象的软件开发思想,详细分析了本系统的基本功能要求,使用UML统一建模语言建立了系统的用例图,活动图和状态机图,通过建模分析,对系统的基本结构有了清晰的认识。最后介绍了系统所用硬件模块,以及系统功能的具体实现过程,对实时视频流协议,H.264编解码等软件开发中所遇到的问题做了详细的研究,使用Android NDK技术对视频流相关的代码进行封装,并成功解决了视频延迟的问题,使用WIFI串口实现与测风经纬仪的数据的准确交互。对该系统进行了全面的测试,对软件的运行稳定性进行了测试,通过从视频播放流畅度、视频录制质量、指令发送等方面对系统做了全面评价,基本达到设计要求。最后,使用该经纬仪系统进行了跟飞实验,探测距离,探测精度等方面的性能得到验证。这一系列的测试显示出该系统在实际应用中具有非常不错的表现。
【学位单位】：中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TP273;P414
【部分图文】：

原理图,测风,单站,原理图

图 2.1 单站式测风原理图上图 2.1 所示，经纬仪的观测点为 O 点，气球从 p 点释放，假设气球in 的速度匀速上升，经过时间 t 之后到达 b 点，则其高度为 200*t m，面上的投影位于 b’处，在此刻经纬仪观测气球获取到当前气球的俯仰位角 E，通过角度以及当前气球高度即可计算出当前气球的三维位置信0s 计算一次，则可以获取到气球上升过程中经过的所有点以及与该点所间，去除竖直上升量，则可以获取到气球在水平方向的运动状况，即当的风速及方向。球施放初始阶段，其运动状态取决于地面风的风速与风向。原则上采用观测，鉴于地面风的变化较大，为了提高仪器的风向适应性，设计中选进行分析。以 50m 距离、气球随六级风速（最大 15m/s）横向飘动计算，方位角速7°/s；由于测量的是大气的水平运动，因此在观测过程中，跟踪的目标

示意图,目标轨迹,地面观测,示意图

第二章经纬仪高空气象探测原理及需要克服的问题实际按照 40°/s2考虑。事实上，当气球在施放 30s 和 6大幅度下降到 1.7°/s 和 0.8°/s，且进入平稳运动状态，方位电机。跟踪，气球按照 200m/min 匀速上升分析，考虑到近地面50m/min 计算，可知俯仰初速约为 5°/s，加速度按 10°跟踪速度将大幅度下降到 1°/s。据此选择俯仰电机。踪问题研究中最常使用的结构为俯仰-方位型，这种结构简单实用，跟踪和扫描。但当这种结构会在地面观测点的正上方产生的原理如下图 2.1 所示：

手持终端,测风,工业级,使用环境

新型测风光电经纬仪 Android 控制系统设计需求分析踪经纬仪的技术条件、高空探测业务规定和用户的需求、可靠性和实用性，坚持结构化、模块化、通用化的设外相机，WIFI 图传模块，DSP+FPGA 控制计算模块，oid 手持终端这几部分组成。需要实现相机采集到的视播放，手持终端向经纬仪平台发送控制指令。手持终端量数据等功能。下图 3.3 为本次软件设计所使用的 And

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