美國國家科學基金會為氣象無人機獎勵600萬美元

2019-04-09 10:32:21來源：

肯塔基大學宣布，與俄克拉荷馬州立大學，俄克拉荷馬大學和內布拉斯加大學一起，它已獲得600萬美元的國家科學基金會撥款，允許研究人員開發無人駕駛飛機系統，用于研究大氣物理學。提高精準農業和天氣預報。

無人駕駛飛機系統(uas)目前用于搜索和救援，基礎設施檢查以及通??過攝像機和專業傳感器收集信息的許多其他方式。這個由四所大學組成的跨學科團隊將開發小型，經濟實惠的系統來測量風，大氣化學，土壤濕度和熱力學參數。這樣做將為氣象學家提供建立更好的預測模型所需的數據。

該項目名為cloud map，用于“協作領導操作uas開發用于氣象和大氣物理”，該項目通過激勵競爭研究實驗計劃(epscor)授予，并由俄克拉荷馬州立大學領導。cloud map將結合每所大學的獨特專業知識。僅在英國，研究人員將在工程，精準農業和大氣化學方面貢獻各種專業知識，以實現多方面計劃的技術目標。

“這個項目將為我們的環境，農業和氣象學以及英國和整個四大學科學團隊的相關未來研究和教育機會帶來重要的科學發現，”suzanne smith，唐納德和格特魯德萊斯特機械學教授說。工程。自從20世紀80年代早期在工業界工作以來，史密斯就是英國在該項目上的努力的主要研究者，因為她在uas研究和開發方面擁有豐富的經驗。她還是nasa肯塔基州太空獎和epscor計劃的主管，該計劃專注于nasa一致的航空航天勞動力發展和研究基礎設施開發。

史密斯將專注于團隊的組織網絡 - 它如何運作以及如何發展 - 特別是在12名年輕教師的發展和建立他們未來多學科研究的關系方面。她在系統工程方面的經驗以及uas技術和動態系統識別的先前研究將有助于規劃和執行年度協作飛行測試活動，以及從飛行測試結果中推導出大氣物理模型。

機械工程助理教授jesse hoagg專注于開發uas編隊的協同控制方法。換句話說，因為該項目將開發一隊無人駕駛飛機而不是單一車輛，所以hoagg必須使車輛與高水平的自治一起運行 - 飛行編隊，群集和群體; 都沒有人類操作員。

“這是關于選擇正確的uas平臺，在其上放置正確的傳感器包，并開發正確的控制算法，以便自動飛機組可以一起工作，在天空中的不同位置進行大氣測量，”hoagg說。

機械工程副教授sean bailey負責整合來自移動傳感器平臺的空間分布數據。從本質上講，bailey希望從uas獲取數據，這些數據可供模擬大氣物理學的科學家使用。這樣做將提高預測大氣湍流行為的能力，這是預測地表和大氣之間的熱量，動量，水蒸氣，氣溶膠和其他污染物交換的關鍵因素。

“因此，它是許多應用的重要組成部分，如氣象學，氣候學，風力工程和環境科學，”貝利說。“例如，預測危險天氣的形成; 預測結構載荷; 提高風電場的能源回收率; 或用于預測大氣中污染物的軌跡。“

由于該項目有可能揭示污染源和監測空氣質量，化學助理教授marcelo guzman將利用他在大氣化學方面的專業知識開發空氣傳播采樣系統。guzman說，將實施能夠在高相對濕度條件下工作的化學傳感器，并允許它們檢測空氣中的低水平污染物。

該團隊還預計cloud map將對肯塔基州的農業產生重大影響。生物系統和農業工程助理教授michael sama將專注于空氣傳播的土壤水文學，開發定制的多光譜遙感儀器，觀察uas平臺上作物和土壤的水分差異。研究土壤中水分的變化將使sama能夠確定它如何影響作物在田間的發育和最終產量。

“它還將提供實施可變速處方灌溉系統的數據，該系統僅在需要的地方施用水，從而保護了至關重要的自然資源。”sama說。

除了開發新的無人機系統以改善天氣預報和作物灌溉外，該小組的目標是進一步開發以無人機系統為主題的研究能力和外聯活動。英國小組將根據他們在翼設計競賽中的經驗開發相關的外展計劃，該競賽為肯塔基州的數百名高中生提供了實踐工程經驗。