专利名称：云高自动观测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种云高的测量装置。
背景技术：
云高是指云底到地面的垂直距离。云高的测量对于航空航天领域具有重要意义， 是航天器升空的重要参考数据。传统的云高测量装置有云幕灯、红外测云仪、激光测云仪 等。其中云幕灯只能应用于夜间层状云层云高的测量，局限性较大。激光测云仪的优点是 准确度高，使用快速便捷，缺点是成本较高，只能进行天空单点云高测量。利用红外测量云 高的方法是采用红外测量装置对大气红外辐射进行测量，其测量方法较为复杂，且准确度 难于把握，红外线测量装置的成本同样较高。
实用新型内容本实用新型提供一种云高自动观测装置，要解决以较低的成本、更简单的方法测 量云高的技术问题。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是这种云高自动观测装置，包括图像采集器，其特征在于该装置由以下几部分构 成图像采集器两个图像采集器为一组构成一采集单元；采样控制器分别与两个图像采集器连接，用于接收图像处理器的命令，控制图像 采集器采集云图像和从云图像采集器中下载云图像，并向外传送图像，其中采样控制器一 连接于图像采集器一与图像处理器之间，采样控制器二连接于图像采集器二与图像传输装 置之间；图像传输装置连接于采样控制器二和图像处理器之间，用于传输采样控制器二 采集的云图到图像处理器，并将图像处理器的命令传输到图像采集器二；图像处理器与采样控制器一和图像传输装置连接，用于处理图像，并自动完成测 定云的高度和水平位置。上述采样控制器可由单板机和专用控制软件构成。上述图像采集器可为一至两组。上述图像采集器可以是可见光图像采集器或是红外成像装置。上述图像传输装置可以是半双无线传输�？�。上述图像传输装置可有两个，相互之间采用天线联接。上述图像处理器可以为微型计算机。本实用新型的有益效果如下云高自动观测装置是采用两个图像采集器相隔一定距离(基线)，两个图像采集 器可相隔200米以上设置，由于云底一般都在几百米以上，两相机相隔距离(基线)应尽可 能大，大于200米有利于提高测量云底高度的精度。两相机同时拍摄同一云，得到同一时刻两张照片Pl和P2，在两张照片上找到云的一个特征点A在两张照片上的像点Al和A2，分 别在P1、P2上测量照片中心(图像采集器光轴)到Al和A2的距离以及与基线的夹角，通 过立体三角的原理计算A到地面的距离即云高。应用本装置的测量方法较为简单，且测量 结果准确。以较低的成本解决了云高的测量问题。云高自动观测装置的图像处理和采样控制器通过立体几何原理自动完成云高和 水平位置的测量。图像处理和采样控制器的命令通过图像传输装置传输到两个云图像采集 单元，按照预定的时间间隔，自动进行云图像采样。该装置具有结构简单，所需成本较低的 优点，云高测量可自动完成，可应用于航空、航天、气象等领域。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是应用实施例步骤1和步骤2的示意图。图2是应用实施例步骤3和步骤4的示意图。图3是应用实施例步骤5的示意图。图4是云高自动观测装置的原理示意图。图5是采样控制器中专用控制软件的控制流程图。附图标记1_图像采集器一、2-图像采集器二、3-云底、4-成像平面、A 云底一点、B 图像采集器一的焦点、C 图像采集器二的焦点、D =A点在图像采集 器一和图像采集器二所在焦平面的垂直投影点、D’:A点在照片Pl上的投影点，E 图像采集 器1光轴上一点，使AE平行BD ；E’ =E点在成像平面上所在点；图1中W为图像采集器一和图像采集器二共同成像范围。图2中X、Y、Z为坐标轴。
具体实施方式
实施例一，这种云高自动观测装置由以下部件构成图像采集器两个图像采集器为一组构成一采集单元，图像采集器可以是可见光 图像采集器。采样控制器分别与两个图像采集器连接，用于接收图像处理器的命令，控制图像 采集器采集云图像和从云图像采集器中下载云图像，并向外传送图像，其中采样控制器一 连接于图像采集器一与图像处理器之间，采样控制器二连接于图像采集器二与图像传输装 置之间；上述采样控制器由单板机和专用控制软件构成，专用控制软件的控制流程图参见 图5所示。单板机可采用Arm7。图像传输装置连接于采样控制器二和图像处理器之间，可以是传送速率115000 波特以上的半双工无线传输�？�。用于传输采样控制器二采集的云图到图像处理器，并将 图像处理器的命令传输到图像采集器二。图像传输装置有两个，相互之间采用天线联接。图像处理器与采样控制器一和图像传输装置连接，用于处理图像，并自动完成测 定云的高度和水平位置。上述图像处理器可为微型计算机。采用本实用新型的云高测量方法有如下步骤步骤1参见图1所示将两图像采集器相隔一定距离设置，使图像采集器1和图像采集器2能拍摄到云同一区域的距离，并得到基线BC，B为图像采集器1焦点，C为图像采 集器2焦点，两图像采集器镜头垂直对天，图像采集器成像平面长轴或短轴与基线平行；步骤2 图像采集器1和图像采集器2同时拍摄云的同一个区域，分别得到照片P1 和照片P2 ；步骤3参见图2所示假设在图像采集器1和图像采集器2共同拍摄区的云底有 一 A点，在照片P1和照片P2中分别找到A点在图像采集器1和图像采集器2所在焦平面 的垂直投影点D，分别测量D点和B点连线与基线BC的夹角Z DBC,以及D点和C点连线与 基线BC的夹角ZDCB;步骤4 :A与图像采集器1焦点B和图像采集器2焦点C构成了三角形ABC，A的垂 直投影点D与B点和C点之间构成了三角形DBC，测得两图像采集器之间的距离BC，并从图 像采集器1和图像采集器2的照片上测出Z DBC和Z DCB，通过正弦定理和余弦定理计算出 BD 禾口 CD ；计算公式可为BDX COS (DBC) +DC X COS (DCB) = BC ；BDXsin(DBC) = DCXsin(DCB)。参见图3所示，步骤5 以直角三角形ABD为基准平面，找到A点在照片P1上的投 影点D’，在图像采集器1光轴上取E点，使AE平行BD，E点的像点E’到B点的距离，即焦 距E’ B已知，再从图像采集器1的相片上测得D’ E’，三角形ABD和三角形BD’ E’为相似三 角形，得到云高AD = BDXE，B/D，E，。实施例二 与实施例一不同的是，上述两图像采集器镜头光轴还可水平平行设置， 图像采集器成像平面长轴或短轴与基线平行。实施例三与实施例一不同的是，上述两图像采集器成像平面还可同时垂直一个 平面，两镜头光轴成一定交角。
权利要求一种云高自动观测装置，包括图像采集器，其特征在于该装置由以下几部分构成图像采集器两个图像采集器为一组构成一采集单元；采样控制器分别与两个图像采集器连接，用于接收图像处理器的命令，控制图像采集器采集云图像和从云图像采集器中下载云图像，并向外传送图像，其中采样控制器一连接于图像采集器一与图像处理器之间，采样控制器二连接于图像采集器二与图像传输装置之间；图像传输装置连接于采样控制器二和图像处理器之间，用于传输采样控制器二采集的云图到图像处理器，并将图像处理器的命令传输到图像采集器二；图像处理器与采样控制器一和图像传输装置连接，用于处理图像，并自动完成测定云的高度和水平位置；上述采样控制器由单板机和专用控制软件构成。
2.根据权利要求1所述的云高自动观测装置，其特征在于上述图像采集器为一至两组。
3.根据权利要求1所述的云高自动观测装置，其特征在于上述图像采集器是可见光 图像采集器或是红外成像装置。
4.根据权利要求1所述的云高自动观测装置，其特征在于上述图像传输装置是半双 无线传输�？�。
5.根据权利要求1所述的云高自动观测装置，其特征在于上述图像传输装置有两个， 相互之间采用天线联接。
6.根据权利要求1所述的云高自动观测装置，其特征在于上述图像处理器为微型计 算机。
专利摘要一种云高自动观测装置，该装置包括图像采集器两个图像采集器为一组构成一采集单元；采样控制器分别发出云图像采样命令到两个图像采集器；图像传输装置分别与两个图像采集器连接，用于传输图像采集器采集的云图到图像处理和采样控制器，并将图像处理和采样控制器的命令传输到云图像采集单元；图像处理器与图像传输装置连接，用于处理图像，并自动完成测定云的高度和水平位置。该装置具有结构简单，所需成本较低的优点，云高测量可自动完成，可应用于航空、航天、气象等领域。
文档编号G01C11/30GK201628546SQ200920302710
公开日2010年11月10日 申请日期2009年4月29日 优先权日2009年4月29日
发明者马舒庆 申请人:中国气象局气象探测中心
专业数控铣床产品供应商
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