基于遥感、卫星定位导航和无人机的三维空间碳排放监测系统的制作方法

专利名称：基于遥感、卫星定位导航和无人机的三维空间碳排放监测系统的制作方法
技术领域：
所属的技术领域电子信息-计算机及网络产品-空间信息获取及综合应用集成系统资源与环境-大气污染防治技术一氧化碳排放监测技术交叉领域本发明专利用于监测从地面至一定高度的大气中的co2含量及随时间变化量，设计、研制、集成开发的一套基于遥感、卫星GPS定位和无人机载碳排放传感器载荷的三维空间碳排放监测系统，将采集到的空间立体环境的碳排放监测数据按区域、空域、时域形成立体的分布与变化趋势，做为碳排量监测和碳汇交易数据的科学依据。主要应用技术领域(1)实现“低碳”的数字计量化低碳的衡量指标取决于该地区域内的大气中二氧化碳的排放量，通过本发明技术与装置，可实现生态环境立体空间碳排放量的可持续性检测、监测、碳数字量化，实现低碳指标的时域空域内低碳数字可计量、可比较、可统计、可视化、可变化。(2)可用于碳排放贸易体系碳排放量的衡量指标需要精确可量测数字支撑，通过本创新项目的发明可实现地面监测点与空中无人机监测组成碳监测传感器网络，实现时域空域内碳含量分布的数字化、可视化，为碳排放贸易谈判、《京都议定书》和“哥本哈根会议”的碳减排义务磋商提供数据支撑。(3)可用于国家生态与环境立体监测-数据集成-系统模拟三位一体的我国低碳减排保障体系建设的立体环境碳排放监测。
背景技术：
一是目前欧盟已建立了相对完善的碳排放贸易体系(EU ETS)，对环境监测的碳排放数据及其统计分析已经形成完善的体系和相应规则。美国已经建立卫星遥感、无人机遥感和地面测碳体系。二是中国已经超过美国成为全球最大的碳排放国，根据《京都议定书》和“哥本哈根会议”的碳减排义务，中国面临越来越大的碳减排压力。我国急需研究解决各地大气中的碳排放量的立体空间环境监测数据，做为衡量和考核各地相应碳排放指标的客观标准。而国内目前在建立市场化减排体系时，环保部门仍然采用传统的方式测碳，如地面固定采集点采集、碳含量分布采用平面方式，数据实时性不够。(1)测碳方法局限性目前环保部门和气象部门采集、统计、监测的碳排放数据都是基于地面相应地点的大气数据的静态测量数据；需要解决环境立体监测难题。(2)测碳时间局限性目前大气中的碳含量都是基于人工或设备在采集点采集后，在实验室环境进行测量计算出各个地面采集点的碳的含量；需要解决环境空间的立体测碳的实时性。
(3)测碳数据局限性目前环保部门的碳排放的数据不能有效地支持碳交易体系、碳排放贸易体系(EU ETS)的要求，导致我国在联合国气候变化框架公约下、各国在围绕2012年之后减排义务进行磋商上难于获得有利局面。(4)建模仿真局限性中国至2050年生态与环境科技发展、成立国家生态与环境立体监测-数据集成-系统模拟三位一体的我国碳排放保障体系，需要建立对资源生态环境的长期监测、观测、探测、实验、预警、预测的建模与体系仿真的探索和研究平台。三是根据查新报告，国内与国外均未查到采用无人机载碳含量检测传感器进行空间立体测碳的技术与文献，也没有查到无人机载碳传感器与地面采集点传感器组成物联网传感器技术，实现生态环境立体空间的碳排放监测。四、本发明专利项目，解决长期以来国家生态与环境碳排放的立体监测技术难题，采用本发明专利技术产品，可实现碳资源生态环境的长期监测、观测、检测、实验的立体监测。

发明内容
本发明专利以集成创新模式，将遥感技术(RS)、卫星GPS定位技术、无人机技术UAV、碳排放传感器技术、碳数据采集处理与仿真建模技术、碳数据分析统计与三维空间数据分布可视化技术进行集成创新成“无人机碳排放监测系统”专利产品，发明专利内容(1)无人机技术与碳排放监测传感器技术的集成创新解决地面至3000米各高度层的碳排放监测、实现碳排放环境的立体空间监测的区域时域空域数值分布可视化。(2)卫星GPS定位导航技术、电动无人机自动驾驶仪技术与碳检测技术的集成创新实现了地面站计算机控制的固定翼电动的无人机，按立体空间连续测碳点来规划航线飞行检测空域，同时电动无人机避免对测碳传感器数据的影响。(3)无人机碳排放监测任务规划、碳排放传感器数据采集与处理、遥感RS技术数学建模与仿真计算技术的研发与集成创新，形成一个成熟的技术方案，解决了立体空间测碳数据可视化效果。(4)带卫星GPS定位的无人机碳排放监测的航迹和碳数据分布及含量变化，与地面固定点碳排放传感器、带卫星GPS定位的碳排放监测点的传感器数据进行集成，生成海量碳排放监测数据，随时间轴的4D的三维空间显示。
四

参照以下说明、所附权利要求以及附图，将更好地理解本发明的装置和方法的这些设计构思及其技术特征，说明书附图中给出本发明专利的各系统之间的计算机程序的主要流程图，技术方案、整体设计、装置的工作过程和步骤的技术特征、优点方面在发明创新项目系统的附图中图1是基于遥感、卫星定位导航和无人机技术，可实现三维生态环境空间的碳排放监测功能的发明专利产品的系统组成概念图；是本发明装置和方法的系统示意图。图2是基于遥感、卫星定位导航和无人机技术，实现三维环境空间碳排放监测系统的框架结构图；是对图1的系统结构层次、功能的实现的依据进行专业描述；是本发明装置组成的结构说明。
图3是本发明专利的基于遥感、卫星定位导航和无人机技术的数据业务流逻辑实现说明图；是对1的功能技术实现的详细描述说明。图4是无人机碳排放监测系统系统装置的组成框图，是对图1中和图3中本发明装置的组成进行说明。图5无人机碳排放监测系统飞行控制模块组成框图，是对图4中的无人机碳排放监测系统的飞行控制技术原理说明。图6无人机碳排放监测系统通信链路模块系统框图，是对图4和图5中的通信链路与数据链路的技术原理说明。图7无人机碳排放监测系统地面指挥控制站原理框图，是对图4中测碳无人机地面控制计算机对外接口通信的原理说明。图8本发明装置的实物样机，是对应图4中无人机碳减排监测系统的实物，进行外场试验数据现场采集。图9本发明装置的实物样机，是对应图4中无人机碳减排监测系统的实物，无人机碳排放监测系统处于滑跑起飞状态，用于3000米以下各高度层的碳排放量进行阶段性连续测量，通过测碳飞行控制地面站计算机实现立体空间环境的测碳监测。图10本发明装置的无人机碳排放监测系统的地面计算机飞行控制界面，对应图4、图5、图6、图7，通过无线链路来控制测碳无人机的飞行航路和测碳工作状态，如采集周期与时间间隔，测碳数据传输与否，视频数据传输与否。图11本发明装置的无人机碳排放监测系统的地面数据通信控制收发射机和天线及电池，对应图4、图5、图6、图7，实现通过计算机程序、研制的测碳飞行任务规划功能，实现三维空间指定位置点的连续测碳。图12本发明装置的无人机碳排放监测系统实际外场试验结果，实现三维空间指定位置点的连续测碳过程以及测碳数据的采集与处理，解决了生态环境的近空大气空间的碳含量检测的技术问题，测碳精度在小数点后一位，比目前通用的测碳数据精度高、实时性强、地面采集点和空间高度层不同位置都能采集，通过实验获取了明显的测碳含量、碳排放的测量精度高的技术效果。图13无人机碳排放监测系统的外场测试、试验数据
图14无人机碳排放监测系统的外场测试、试验数据随时间、高度、位置的碳含量分布
变化
图15无人机碳排放空中监测系统随时间、高度、位置的碳含量分布变化图16无人机碳排放监测系统的外场测试、试验数据随时间、高度、位置的碳含量分布
变化
图17无人机碳排放监测传感器及其电源接线图18无人机碳排放监测传感器五具体实施例方式
无人机碳排放监测系统，是专门为监测从地面至一定高度的空气中的co2含量而设计、研制、开发的一套无人机挂载碳排放传感器载荷的系统，目的是为碳排放量的检测提供一个空中平台。(1)空中立体监测平台设计一款用于3000米海拨高度以下测碳飞行的电动无人机，载荷1公斤可挂载碳排放传感器载荷、视频监视等载荷，飞行时间40分钟，实现空间立体碳监测飞行平台，具体要求如下碳排放监测的无人机系统技术指标A)最大起飞重量6千克左右；用户载荷1千克B)飞行高度3000米C)最大航时40分钟(电池电量满足40分续航时间(以巡航速度及高度飞行))
D)巡航速度70千米/小时E)横滚稳定性5度F)抗风能力4级(良好飞行所允许的最大风力3级)G)工作温度-10 +400C ；储存温度_45 +600CH)起飞方式滑跑(人工操作)；降落方式滑跑(人工操作)I)卫星GPS定位与导航(定位精度5米、磁航向/GPS航路点导航)J)航线全自动规划，飞行航迹、高度和姿态高精度自动控制K)可实时传输测碳数据至地面指挥控制台上生成数据分布图L)可同时挂载视频摄像头、提供15公里以上实时回传视频600MHz实时数字视频传输链路M)可同时控制三架同时飞三个高度、半径在5-10公里进行碳排放量数据采集N)遥测数据链路2. 4GHz上下行数据链路，115. 2K射频数据率(MAX)，电台IW输出功率本发明装置的平台，需要集成O)中的满足碳排放检测精度和时效性、重量和计算机能够程控的碳含量传感器，配置测碳地面指挥控制站硬件和研制开发的解决立体空间测碳技术问题的软件。(2)碳排放量检测传感器载荷通过反复试验研究、选择集成一款满足大气碳排放量检测要求的碳检测传感器载荷一智能固态二氧化碳(0) 数据记录仪，集成了国外先进的红外C02分析仪机芯(计划国产化)，仪器由微机控制实现全自动，操作时不调零点和满度，零点和满度漂移5年内不超差，数字显示C02浓度小数点后1位。无人机载碳排放监测传感器载荷指标A)测量范围0 2000PPMB)精确度士2% PPM(碳排放传感器能够精确到小数点后1_2位)C)温度系数小于0. 05F. S/年D)重复性误差≤士 1 % F. SE)稳定性小于士5% /年F)环境温度0°C +50°C (国产化目标是_50°C +50°C )G)环境湿度0 95% RHH)响应时间测碳传感器数据采集< 10s，实时处理< 60sI)记录容量14800组/每个本二氧化碳(⑶幻数据记录仪，ITB/监测系统J)记录间隔2秒 M小时连续可调(地面点和空域中点分别设置)K)通讯接口 手动采用RS-232或USB到地面指挥控制站，自动采用600MHz实时数字传输链路至地面指挥控制台
L)碳排放传感器能够精确到小数点后1位M)生态环境监测区域一次作业按15公里半径、3架同时起飞、3个不同测碳高度层实现此区域空间立体的碳排放数据采集与处理；结合地面监测点、移动发射塔、电力线塔的监测点组成传感器网络，可实现2-20万平方公里面积的区域一年四季的多次监测，通过建模与仿真计算可优化出最合理的空中监测时机与路径。(3)无人机碳排放检测地面指挥控制站利用GPS卫星定位与惯导导航的自驾仪技术，实时控制无人机实现空中任意点的碳排放监测数据采集；并且可通过无人机任务规划系统为无人飞机规划出一条或多条碳排放监测效率最高、飞行线路或飞行时间最短的、能够实现空间各个高度层的各区域的监测点最佳飞行路线，通过计算机程序控制、实现对测碳无人机的飞行控制。安装测碳无人机任务规划软件、碳排放数据记录与处理的采集软件、环境立体监测的系统仿真软件，实现环境空间立体测碳、数据集成与处理、建模与系统仿真、碳数据分布可视化整体技术方案，解决国内外无此技术手段的问题。(4)碳排放数据记录与处理软件通过反复试验研究、选择集成一套碳排放量检测、数据记录与处理的模块，实现采集的实时采集数据与处理，飞行区域的数据显示，并输出给系统仿真进行整个区域海量数据的显示。本发明专利的关键技术实现步骤1、自动驾驶仪系统集成飞行稳定控制、GPS定位导航和任务控制等诸多功能，是一套完整的中高等性能、低成本和微型化的通用无人机飞行控制系统。(1)集成了碳传感器和GPS接收机，并且预留卫星导航信息接口。全重不大于70克。( M路独立的飞行和任务控制信号输出。宽电压，低功耗、抗过载的系统设计。(3)采用国际先进的红外C02分析仪机芯，整机无运动部件。仪器由微机控制实现全自动，操作时不调零点和满度(零点和满度漂移5年内不超差)。传感器、微处理器芯片具有IOBit A/D转换、IXD显示、固态数据记录、远距离通讯功能，可实时显示并记录采样点的二氧化碳(0) 数据，数字显示C02浓度，体积小重量轻，精度高，寿命长。不用碱石棉调零点，扩散法采样，不用电动泵取样，带省电功能。(4)无人机飞控传感器包括GPS接收机、三个单轴角速率陀螺、三轴加速度计、空速传感器和气压高度计。全部传感器均采用自动电子调整归零参数，不需要机械调节。(5)测碳的多个任务航路点，航段速度、航段高度、航点半径和航路点任务可单独设置。任务航路点可分别使用经纬度或世界坐标系两种方式设置。(6)立体测碳可精确设置的7种飞行状态(起飞、爬升、低速、巡航，俯冲，高速和着陆)。提供自主飞行、遥控飞行(自动驾驶仪控制飞行稳定，RC发射机控制飞行方向、高度和速度)和PIC(人工遥控模式)三种测碳飞行控制模式。(7)可储存多个航路点的自定义制式航线、循环航线及测碳传感器自动记录采集到的二氧化碳(0) 数据，将其保存在碳传感器记录仪内的非易失存储器中，其记录间隔与方式均可通过RS-232接口由上位机进行设置，以保证在任何时候实时记录现场实测的数据，在需要读取数据时可通过RS-232 (USB)接口读取记录仪内的数据。记录容量14800组，按每30分钟记录一次计算可保留10多个月的二氧化碳(⑶幻数据资料，这是传统检测仪表所不能做到的。(8)多路A/D模拟数据记录通道可供给测碳使用，参数设置全部采用国际度量单位。(9)对测碳系统具有较高的控制速率和控制精度。飞行控制系统具有高达到30Hz的控制速率，配合11位高精度伺服控制系统，在预定高度和速度下，快速、精准地控制靶机完成多种机动飞行动作。精确的分段控制策略，为不同飞行状态提供稳定的控制性能。(10)故障自动检测及保护功能。自动驾驶控制系统具备智能化的故障自动检测及保护功能，能够自动检测出飞机引擎熄火、电源故障、遥测遥控数据链路故障、导航信息丢失等故障信息，并自动做出抛伞、关闭发动机等保护措施，极大的提高了无人机的工作可靠性。2、遥测遥控数据链路子系统系统分为地面和机载两大部分组成。机载链路设备包含数据传输电台机载全向天线、图像发射机机载全向天线、图像发射机和数据传输电台。地面链路设备包含数据传输电台地面全向天线、图像接收机地面天线、图像接收机和数据传输电台。基本工作原理地面站将遥控命令编数据帧发送给地面数据链路收发设备，经过调制功率放大，通过双工器、地面天线无线发射给远端-机载设备，机载收发天线将接收到的信号通过射频电缆，传到机载链路收发设备，经过放大解调、解数据帧后，将遥控帧发往自动驾驶仪进行解析，进而控制无人机飞行状态和任务设备的工作状态等；与此同时，机载链路设备将飞行控制系统传来的遥测数据帧通过机上数据链路发送给地面数据链，图像传输电台则将光电平台送来的图像数据进行打包，经过调制、功率放大，通过天线发送给地面，地面天线将接收到的小信号，通过双工器发送给地面图像接受设备，进行放大、解调和分包处理，送于地面站进行显示处理。其中地面天线分为全向天线，近距离无线通信时，地面使用全向天线进行工作；远距离无线通信时，可增加使用定向天线进行工作。3、无人机为常规气动布局设计，具有无后掠梯形机翼，采用S翼型，无副翼，单垂尾，机身后端安装发动机和后推式螺旋桨，机翼与机身的安装为中单翼布局。机身采用整体空间设计形式，内部没有框梁阻挡，有较大的机身容积，便于设备的安装及使用维护。这种布局方案优点突出，能较好地满足飞机总体技术指标及使用维护要求。机翼采用中等展弦比设计。500米到3000米巡航状态是飞机的主要设计目标。巡航状态要求升力系数为0.85左右。在此情况下，诱导阻力成为全机阻力的主要来源。所以机翼展弦比设计为7. 5，可以减小飞机的诱导阻力。为了保证大的升力系数，要求机翼的迎角较大。而为使飞机飞行迎角不大，机翼相对机身需要设计2°的安装角。整个飞机表面由光滑连续的曲面组成。翼台和机身融合外形可减小空气阻力，提高升阻比，同时增大机体内部容积，便于导航、控制设备、任务载荷等的布置和安排。翼型的选择是无人机机翼参数选择的一项重要内容，其性能的好坏直接影响飞机的飞行性能。该型无人机要选用高升力、高升阻比的翼型。升阻比较高，且失速特性缓和，大迎角时能有效的延缓后缘分离，且能有效减小低头力矩，减小配平阻力。4、无人机碳排放监测系统地面控制站由飞行主控计算机、碳排放数据采集与处理计算机、数字飞机仿真计算机、链路收发组合、控制杆、串口服务器和网络交换机以及电源等设备组成。实现地面控制人员对测碳无人机的控制飞行和飞行航线的控制、飞行计划的改变、飞行数据监测(包括AS (空速)，GS (地速)，DS (所需速度)，ALT (高度)，DA (所需高度)，LAT (纬度)，L0N(经度))、飞行任务控制(包括目标区域的飞行路线，飞行高度，飞行速度控制，返航控制)。5、无人机碳排放监测系统的软件设计、集成创新发明(1)碳排放传感器数据采集与处理软件碳传感器(智能固态二氧化碳(⑶幻数据记录仪)可配置多种记录数据分析处理软件，这些软件的功能并在不断升级中，其软件的配置可根据被监测记录对象的不同而自动调整。在Windows下对采集的碳数据可进行列表、绘制曲线、设置工程单位、求平均值、峰值和实时显示功能。数据能按TEXT格式输出，也能进入EXCEL电子表格或专门的软件进行数据处理，绘制棒图、饼图，进行曲线拟合等。(2)无人机碳排放监测任务规划软件是根据卫星遥感RS、地图测绘、和碳排放立体监测任务，同时针对监测区域内三维地形、地面监测点情况以及无人机的飞行性能参数，为碳排放监测无人机规划出一条或多条安全系数最大、碳监测效率最高、飞行线路或飞行时间最短的飞行路线，该模块的输出为从初始点到目标点的一系列的航路点，无人飞机依次飞过航路点序列，完成从起点到终点的空中碳监测飞行任务。(3)环境立体监测-数据集成-系统仿真基于RS的卫星遥感影像数据和高程数据建立三维GIS空间，将区域内地面传感器和无人机平台传感器组成的传感器网络的数据，通过碳排放数据记录与处理软件进行数据集成处理，通过建模仿真技术，可将环境立体监测的碳排放数据分布变化情况绘制在三维GIS平台上显示，并且可显示无人机飞行航迹与位置信息的碳含量数值。通过海量数据库提供二次分析，为碳排放体系提供准确的数据及其变化趋势。数据坐标系统与投影卫星遥感影像数据及DEM数据具有统一的坐标系统及投影方式WGS84经纬度坐标系、UTM投影。卫星遥感或航空遥感数据TIFF格式的带参考点坐标及精度信息的正射影像数据。DEM数据同正射影像数据坐标严格对应及精度相当的数字高程模型数据。6、本发明专利装置的系统集成开发(硬件+软件)(1)、无人机整体集成开发基于卫星GPS定位导航与计算机飞行控制的无人机自动驾驭集成开发。卫星GPS定位导航技术、无人机自动驾驶仪技术与碳检测技术的集成创新，实现了地面站计算机控制的固定翼电动的无人机，按规划自动飞行测碳，电动无人机减少了对测碳传感器影响。(2)、无人机平台与碳排放检测传感器集成按国际通用的碳排放检测标准选择测碳精度满足环境立体空间测碳数据要求的传感器进行集成、反复试验、结果分析。遥感RS技术、无人机技术与碳排放监测技术的集成创新，解决长期以来碳排放环境立体监测的难题；特别是地面至3000米各高度层的碳排放监测。(3)、无人机飞行控制软件与空间碳排放信息获取之间的集成开发；环境立体监测-数据集成-系统仿真三位一体集成创新，无人机碳排放监测任务规划软件、碳排放传感器数据采集与处理软件、数学建模与仿真计算技术、仿真数据可视化技术的研发与集成创新，实现环境立体监测-数据集成-系统仿真三位一体的基于遥感、卫星定位导航和无人机的三维空间碳排放监测系统。0)、无人机空间指定点的测碳数据与地面固定点位置测碳数据的集成，与地面GPS定位移动点测碳数据的集成。碳排放监测数据按区域、空域、时域形成立体的分布技术创新，带卫星GPS定位的无人机碳排放监测的航迹和碳数据分布及含量变化，与地面固定点碳排放传感器、带卫星GPS定位的碳排放监测点的传感器数据进行集成，生成海量碳排放监测数据；将采集到的空间立体环境的碳排放监测数据按区域、空域、时域形成立体的分布与变化趋势，做为测碳放量和碳交易的科学依据。(5)、针对数据集成后的海量测碳数据进行仿真建模与系统仿真，与时间轴、空间三维位置坐标轴的碳排放量分布的可视化建模，仿真计算，结果显示与数据统计分析。基于遥感RS的卫星遥感影像数据和高程数据生成大地形海量数据的三维立体环境空间，将海量碳排放的监测数据分布与变化进行可视化绘制显示，通过建模与仿真技术弥补间隙带数据，实现区域内碳排放量随时间变化数据的实时采集、处理、仿真计算与可视化。可为我国在建立市场化减排体系时(包括环境税和碳税的相关管理制度)，解决各地大气中的碳排放量立体监测数据采集与处理、及相关数学建模与仿真计算与数学统计问题，做为衡量和考核各地政府在执行相应碳排放指标的直观客观、科学创新、可操作的监测标准。
权利要求
1.一种基于遥感、卫星定位导航和无人机的三维空间碳排放监测系统，其中，该系统分别具有基于卫星GPS定位导航组件、无人机自动驾驶仪组件、碳排放检测传感器组件，集成至电动无人机平台上，与无人机地面指挥控制台组件、组成生态环境立体空间碳排放量监测装置；与无人机的地面碳排放采集点的监测数据进行数据集成，形成按区域、空域、时域形成立体空间碳排放量数据的分布与变化趋势图表，解决地面至3000米各高度层的碳排放监测技术难题，实现碳排放环境的立体空间监测的区域时域空域数值分布可视化；基于遥感RS技术的三维6IS引擎的立体空间，通过系统仿真技术，将碳排量监测数据进行三维空间分布可视化，实现区域间各省市区的碳汇交易数据的海量数据立体透视。
2.根据权利要求1所述的具有生态环境立体空间碳含量监测的发明装置，其中，实现了地面站计算机控制的固定翼电动的无人机，按立体空间连续测碳点来规划航线飞行检测空域，同时电动无人机避免对测碳传感器数据的影响；测碳电动无人机飞行的高度是3000米海拨高度以下、飞行半径10公里，载荷1公斤、可挂载碳排放传感器载荷、视频监视等载荷，飞行时间40分钟，通过一个地面控制台可同时控制3架无人机同时在空飞行，一次可覆盖100平方公里的测碳区域和空域；卫星GPS定位与导航(定位精度1. 8米、磁航向/GPS航路点导航)，实现航线全自动规划，飞行航迹、高度和姿态高精度计算机自动控制；可实时传输测碳数据至地面指挥控制台上生成数据分布图。遥测数据链路2. 4GHz上下行数据链路，115. I射频数据率(MAX)，电台IW输出功率。
3.根据权利要求1所述立体空间监测的区域时域空域数值分布可视化，其中，软件包括无人机碳排放监测任务规划软件、碳排放传感器数据采集与处理软件、遥感RS技术数学建模与仿真计算及可视化软件，形成一个成熟的测碳任务规划、测碳数据采集、处理、数据集成与可视化的实用技术方案，解决了立体空间测碳数据池、并且能够随时间变化的碳含量变化可视化效果。
4.根据权利要求3所述的基于遥感、卫星定位导航和无人机的三维空间碳排放监测系统，其中，带卫星GPS定位的无人机碳排放监测的航迹和碳数据分布及含量变化，与地面固定点碳排放传感器、带卫星GPS定位的碳排放监测点的传感器数据进行集成，生成海量碳排放监测数据，随时间轴的4D的三维空间显示。
5.根据权利要求2所述固定翼电动的无人机，其中，碳监测传感器指标对碳排放数据的测量范围0 2000PPM，测碳精确度士2% PPM，温度系数小于0. 05F. S/年，重复性误差士1% F. S，稳定性小于士5% /年，响应时间测碳传感器数据采集彡10s，实时处理彡60s，环境温度-10°C +50°C，环境湿度0 95% RH，记录容量:14800组/每个本二氧化碳(C02)数据记录仪，ITB/监测系统，记录间隔2秒 24小时连续可调(地面点和空域中点分别设置)，通讯接口 手动采用RS-232或USB到地面指挥控制站，自动采用600MHz实时数字传输链路至地面指挥控制台。
6.根据权利要求3所述的立体空间监测的区域时域空域数值分布可视化，其中，卫星遥感影像数据DOM和数字高程数据DEM要求具有统一的坐标系统和投影方式WGS84经纬度坐标系及UTM投影；GE0TIFF格式的带参考点坐标及精度信息的正射影像数据；影像数据支持JPG、tiff等标准格式影像数据局部更新；采用坐标系统(WGS84、CGCS2000)、理想地球与地球模型的定位精度差距于1. 8米，三维图形驱动机制OpenGLl. 3，C/S模式，地球模型圆球+椭球两种建模方式，支持多分辨率全球海量数据TB级装载(含90-0. 61米精度及0. 2航拍图)，支持多级精细程度的.3DS或.fit格式的三维数字装备模型显示；支持MATLAB建模模型与分析；能够连续缩放和平滑移动、旋转；画面质量无抖动，无畸变，无锯齿；响应时间不大于1秒；支持基于HLA的RTI中间件的SOM和FOM表的开发和系统仿真。
7.根据权利要求2所述固定翼电动的无人机，其中，碳检测传感器载荷一智能固态二氧化碳(0) 数据记录仪，采用红外C02分析仪机芯由微机控制实现全自动，操作时不调零点和满度，零点和满度漂移5年内不超差，数字显示C02浓度小数点后1位。
全文摘要
基于遥感、卫星定位导航和无人机的三维空间碳排放监测系统，其所属的技术领域电子信息-计算机及网络产品-空间信息获取及综合应用集成系统资源与环境-大气污染防治技术--，其解决该问题的技术方案的要点将遥感技术(RS)、卫星GPS定位技术、无人机技术UAV、碳排放传感器技术、碳数据采集处理与仿真建模技术、碳数据分析统计与三维空间数据分布可视化技术进行集成创新，研制成“无人机碳排放监测系统”发明装置，其主要用途实现生态环境立体空间碳排放量的可持续性检测、监测、碳数字量化，实现低碳指标的时域空域内低碳数字可计量、可比较、可统计、可视化、可变化。
文档编号G05D1/10GK102591351SQ201110007828
公开日2012年7月18日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者曾安里, 金作龙, 高雨青 申请人:北京航天慧海系统仿真科技有限公司, 曾安里, 高雨青