無人機(jī)氣象觀測要求各種測量儀器慣性小、精確度高和可靠性好。無人氣象直升機(jī)一般采用導(dǎo)航測風(fēng)，因此要求有精確的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。在低飛測量時(shí)，無人機(jī)與地面設(shè)備失去聯(lián)系，因此無人氣象直升機(jī)必須有自主飛行管理系統(tǒng)。無人氣象直升機(jī)要求在各種惡劣天氣飛行，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和飛行控制系統(tǒng)也可能受到干擾，在這種情況下，飛機(jī)既要保持較快的速度飛行，又必須精確地測量各種氣象數(shù)據(jù)，因此對無人氣象直升機(jī)的各系統(tǒng)要求都很高。
無人機(jī)氣象監(jiān)測特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)
1.機(jī)動(dòng)性好。小型無人機(jī)機(jī)體小、重量輕、不要求有專門設(shè)備的機(jī)場起降。
2.生存力強(qiáng)。無人機(jī)廣泛采用塑料、玻璃纖維和其它透波材料，能夠快速修復(fù)。
3.無人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn)。
4.低成本，性價(jià)比好。一架無人機(jī)的成本只需有人機(jī)的幾十分之一，甚至幾百分之一，而且使用和維護(hù)費(fèi)用低。
執(zhí)行任務(wù)的三個(gè)方面：
1.空投探空儀和數(shù)據(jù)中繼。無人氣象直升機(jī)帶十個(gè)空投探空儀，在50*50平方公里的面積上均勻散布，下降時(shí)間一般為幾分鐘，測量的數(shù)據(jù)一般有無人氣象直升機(jī)中繼。
2.直接測量。無人氣象直升機(jī)裝有常規(guī)氣象傳感器，對氣象參數(shù)直接測量，主要是指溫、濕、壓等參數(shù)。無人機(jī)自身作平飛。垂直飛行和低飛，可測量到各層面的氣象參數(shù)。水平飛行時(shí)飛機(jī)常保持一定的氣壓高度。為了對地面氣象數(shù)據(jù)測量更準(zhǔn)確，無人機(jī)必須降至150米高度作低空飛行。
3.遙感測量。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，無人氣象直升機(jī)將以遙感測量為主。主要設(shè)備有寬波段紅外輻射計(jì)、寬波段微波被動(dòng)輻射儀、寬波段太陽被動(dòng)輻射儀、能見度儀和多普勒雷達(dá)等。紅外探測分辨率高，可以探測溫度和水汽分布，但它受限制的原因是不能透過云層。獲得降雨信息最好的設(shè)備室寬帶微波輻射計(jì)，它可測量各種云圖。
執(zhí)行方式
任務(wù)通常要求無人機(jī)按預(yù)先選定的航線飛行。許多復(fù)雜因素將影響任務(wù)的執(zhí)行，其中最重要的是無人機(jī)的性能。
為了進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)，世界氣象組織（WMO）規(guī)定了氣象觀測要素，其中一些要素可以直接測量，另一些要素由主觀估測。主觀估測用可見光、紅外線和微波成像儀進(jìn)行探測，所有設(shè)備必須適合系統(tǒng)選擇的無人機(jī)，如重量、體積。
基本的氣象觀測準(zhǔn)確度要求如下：
能見度：±20%（≥0.1km,≤10km）；
云覆蓋（最底層）：±1/8；
云底高：±30m(0~300m),±10%(>300)；
垂直風(fēng)剖面：±10°，±2.5m/s；
云頂高：±150m(≤1000m),±20%(>1000m)；
地面風(fēng)：±10°，±2.5m/s；
地面溫度：±1°；
垂直剖面溫度：±1°；
地面相對濕度：±5%；
垂直剖面濕度：±5%；
氣壓：±2%。
無人機(jī)應(yīng)用于氣象監(jiān)測系統(tǒng)
無人機(jī)氣象飛機(jī)主要測量下列氣象數(shù)據(jù)：溫度、氣壓、濕度、風(fēng)、真高度、各種圖像（數(shù)據(jù)）、云形成類型和大小、能見度、湍流發(fā)生和大小、積冰。
行業(yè)需求
1．在氣象監(jiān)測天氣預(yù)報(bào)方面，衛(wèi)星圖清晰度不高，無法獲取有效的實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)，預(yù)報(bào)依據(jù)不足；
2．我國國土遼闊，氣象監(jiān)測管理具有一定控制面上的局限性，通過現(xiàn)有的人工作業(yè)方式，效率不高；
背景簡介行業(yè)簡介
無人氣象直升機(jī)在氣象監(jiān)測領(lǐng)域發(fā)揮出了自身的優(yōu)勢，低成本、低速、巡航距離遠(yuǎn)、高可靠性的無人機(jī)執(zhí)行低空飛行任務(wù)，操作員可以很方便在地面的控制飛機(jī)的飛行路線和飛行高度。氣象信息是經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要依據(jù)，也是國家可持續(xù)發(fā)展的需要。
無人機(jī)的應(yīng)用可以彌補(bǔ)衛(wèi)星觀測在精度上的不足，還可以作為衛(wèi)星觀測的校驗(yàn)手段。目前，我國已經(jīng)形成集空基、地基和天基于一體的大氣探測體系，但是，無論是衛(wèi)星、雷達(dá)還是地面自動(dòng)站，在觀測方面都存在一些不足之處。
氣象部門還利用無人機(jī)對森林火災(zāi)、洪澇、湖泊藍(lán)藻、土地利用、土壤沙化、草原生態(tài)等進(jìn)行監(jiān)測。近些年，霧霾成為新的環(huán)境問題，由于大氣垂直觀測資料匱乏，影響了對霧霾發(fā)生發(fā)展及形成、消散機(jī)理的認(rèn)識(shí)。這些領(lǐng)域都是無人機(jī)大有可為之處。我國對強(qiáng)對流云的探測幾乎是空白的，因而限制了對強(qiáng)對流云形成災(zāi)害性天氣機(jī)理的認(rèn)識(shí)，致使強(qiáng)對流災(zāi)害性天氣的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較低。
青藏高原處于我國天氣系統(tǒng)上游，其天氣氣候變化影響著我國乃至世界的天氣和氣候。然而，在青藏高原尤其是無人區(qū)建站和維護(hù)極為困難，因此需要無人機(jī)等新型空基觀測平臺(tái)來彌補(bǔ)觀測的不足。此外，我國海洋觀測系統(tǒng)建設(shè)處于初級(jí)階段，遠(yuǎn)海觀測極度缺乏，洋面海氣交換觀測資料稀缺，限制了對臺(tái)風(fēng)發(fā)生發(fā)展及能量交換的認(rèn)知。目前，我國臺(tái)風(fēng)觀測以衛(wèi)星為主，嚴(yán)重缺乏空基和海基的精細(xì)化觀測。以臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)為例，近20年來，臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率明顯提高，但強(qiáng)度預(yù)報(bào)改進(jìn)緩慢，主要是影響我國的近海臺(tái)風(fēng)目標(biāo)敏感區(qū)缺少探測手段和觀測資料。
具體來說，無人機(jī)可應(yīng)用于海洋臺(tái)風(fēng)探測、高原、無人區(qū)強(qiáng)對流天氣觀測，臺(tái)風(fēng)探測，人工影響天氣以及邊界層（氣溶膠、大氣垂直廓線）探測，災(zāi)害監(jiān)測、調(diào)查及生態(tài)監(jiān)測等領(lǐng)域。無人機(jī)作業(yè)特點(diǎn)是快速、靈活，尤其是在一些惡劣的環(huán)境和條件下，比如獲取海洋、青藏高原、無人區(qū)的氣象資料，無人機(jī)的優(yōu)勢就比較突出。
無人機(jī)的應(yīng)用可以彌補(bǔ)衛(wèi)星觀測在精度上的不足，還可以作為衛(wèi)星觀測的校驗(yàn)手段。目前，我國已經(jīng)形成集空基、地基和天基于一體的大氣探測體系，但是，無論是衛(wèi)星、雷達(dá)還是地面自動(dòng)站，在觀測方面都存在一些不足之處。
例如，新疆維吾爾自治區(qū)人影辦與西安愛生技術(shù)集團(tuán)合作，采用愛生ASN-209無人機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)搭載中天火箭機(jī)載播撒系統(tǒng)，直接進(jìn)入云層中進(jìn)行播撒作業(yè)，此為國內(nèi)首次在人工增雨領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)無人機(jī)應(yīng)用。在人工影響天氣及云探測領(lǐng)域，無人機(jī)可為云中作業(yè)播撒提供平臺(tái)，提高播撒的科學(xué)性和播撒效果。
在青藏高原尤其是無人區(qū)建站和維護(hù)極為困難，因此需要無人機(jī)等新型空基觀測平臺(tái)來彌補(bǔ)觀測的不足。青藏高原處于我國天氣系統(tǒng)上游，其天氣氣候變化影響著我國乃至世界的天氣和氣候。
目前，我國臺(tái)風(fēng)觀測以衛(wèi)星為主，嚴(yán)重缺乏空基和海基的精細(xì)化觀測。此外，我國海洋觀測系統(tǒng)建設(shè)處于初級(jí)階段，遠(yuǎn)海觀測極度缺乏，洋面海氣交換觀測資料稀缺，限制了對臺(tái)風(fēng)發(fā)生發(fā)展及能量交換的認(rèn)知。以臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)為例，近20年來，臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率明顯提高，但強(qiáng)度預(yù)報(bào)改進(jìn)緩慢，主要是影響我國的近海臺(tái)風(fēng)目標(biāo)敏感區(qū)缺少探測手段和觀測資料。
具體來說，無人機(jī)可應(yīng)用于海洋臺(tái)風(fēng)探測、高原、無人區(qū)強(qiáng)對流天氣觀測，臺(tái)風(fēng)探測，人工影響天氣以及邊界層（氣溶膠、大氣垂直廓線）探測，災(zāi)害監(jiān)測、調(diào)查及生態(tài)監(jiān)測等領(lǐng)域。
無人機(jī)作業(yè)特點(diǎn)是快速、靈活，尤其是在一些惡劣的環(huán)境和條件下，比如獲取海洋、青藏高原、無人區(qū)的氣象資料，無人機(jī)的優(yōu)勢就比較突出。
