自主航行海上气象探测系统
项目名称：自主航行海上气象探测系统
项目来源：中国科学院科研装备研制项目
项目起讫时间：2015.1-2017.12
项目负责人：宣越健
项目骨干： 黄晓松 陈洪滨 孙东平 王勇 孙宝来 朱彦良 李军 朱伟峰 贾志勇
一、系统构成与性能指标
海上自主航行气象探测系统是一种新型无人探测装置，能够远距离、长航时（>48h）及在复杂海况条件下工作，能够开展连续、实时的海面气象观测以及中下对流层的气象探空探测，实现实时数据和指令传输以及工作状态监控，具有自主性、成本少、体积小、结构相对简单、安全可靠、可探测范围广等传统舰艇和气象探测设备不能相比的特点。
海上自主航行气象探测系统由抗倾覆半潜式海上航行平台（无人艇） 、自主航行控制系统、海面气象探测及探空火箭控制发射子系统、陆基子系统（包括接发射子系统、数据采集和卫星中继通讯子系统）组成。
工作时由置于压载舱底部的油箱向压载舱尾部的发电机中泵入柴油发电，通过充电器给蓄电池组充电，蓄电池为无人艇尾端外置的推进器提供电力达到平台驱动效果，辅以舵面作用可以实现转向。无人艇在行驶行驶过程中开展海面气象探测工作，到达预定水域之后，利用舰载微型船载气象探测火箭系统发射探空火箭，完成预定科研任务。
设备的主要性能指标：
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（1）自主驾驶船： |
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1 |
无人艇艇长和重量 |
8.5m；6200kg |
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2 |
水面载荷 |
300kg |
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3 |
按预设航线自动驾驶 |
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4 |
平均航速 |
6节 |
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5 |
最大航时 |
50h（可扩展至100h） |
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6 |
定位精度 |
10m |
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7 |
北斗区域/铱星全球通讯 |
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8 |
数据与指令传输和监视 |
（准）实时 |
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9 |
数据接口 |
USB和RS232 |
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10 |
抗倾覆性能 |
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（2）自动气象站 |
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1 |
气温 |
范围-40～55oC，精度：±1℃（＞2m/s风） |
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2 |
气压 |
范围1100～300 hPa，精度±1hPa； |
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3 |
湿度 |
范围0～100%，精度±4% |
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4 |
风速 |
范围0～40 m/s，低风速0～5m/s：精度0.5 m/s；高风速5～40m/s：精度1.0 m/s |
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5 |
风向 |
范围0～360o，精度5o |
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6 |
短波辐射 |
范围0～2000 W/m2，相对误差5% |
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7 |
数据采样频率 |
1/5min |
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（3）火箭探空 |
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1 |
探空高度 |
1～8km |
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2 |
垂直分辨率 |
30~15m |
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3 |
气温 |
-60～80oC，精度0.2oC |
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4 |
气压 |
1080～100 hPa，精度0.5 hPa |
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5 |
湿度 |
0～100%，精度3～5% |
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6 |
风速 |
0～80 m/s，精度0.2 m/s |
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7 |
风向 |
0～360o，精度1o |
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（4）陆基子系统 |
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1 |
实时监视海上系统工作状况 |
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2 |
卫星中继通讯 |
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3 |
数据接收、显示与存储 |
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4 |
预设和更改航线和任务 |
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示意图及相关照片
河试
海试
二、在科研工作中发挥的作用
未来业务推广应用，可以日常性地获取大范围海域的气象资料，为海上天气预报尤其是热带气旋和台风的预警预报提供第一手资料。
作为一种移动式观测站，可以参与有关大气和海洋气象科学研究的外场试验项目，可以在复杂海况下获取海—气交换和中低对流层大气廓线资料，为有关模式研究（如海—气交换参数化、中尺度模式）打下基础。
平台技术（即半潜式无人驾驶船）成熟后，可以安装或加装其他任务载荷，如海水盐度和海浪传感器、声纳、红外摄像机等，开展更为广泛的应用，预期有更大的效益。
以此系统为基础，获专利授权7项。
主要创新性成果包括：
1、适合于复杂海况的自主驾驶航行平台
2、同时获取海面气象要素和大气廓线资料
3、实现远距离海域的探测与通讯
