美國國家科學(xué)基金會為氣象無人機(jī)獎勵600萬美元

2019-04-09 10:32:21來源：

肯塔基大學(xué)宣布，與俄克拉荷馬州立大學(xué)，俄克拉荷馬大學(xué)和內(nèi)布拉斯加大學(xué)一起，它已獲得600萬美元的國家科學(xué)基金會撥款，允許研究人員開發(fā)無人駕駛飛機(jī)系統(tǒng)，用于研究大氣物理學(xué)。提高精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和天氣預(yù)報。

無人駕駛飛機(jī)系統(tǒng)(uas)目前用于搜索和救援，基礎(chǔ)設(shè)施檢查以及通??過攝像機(jī)和專業(yè)傳感器收集信息的許多其他方式。這個由四所大學(xué)組成的跨學(xué)科團(tuán)隊將開發(fā)小型，經(jīng)濟(jì)實惠的系統(tǒng)來測量風(fēng)，大氣化學(xué)，土壤濕度和熱力學(xué)參數(shù)。這樣做將為氣象學(xué)家提供建立更好的預(yù)測模型所需的數(shù)據(jù)。

該項目名為cloud map，用于“協(xié)作領(lǐng)導(dǎo)操作uas開發(fā)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(xué)領(lǐng)導(dǎo)。cloud map將結(jié)合每所大學(xué)的獨特專業(yè)知識。僅在英國，研究人員將在工程，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和大氣化學(xué)方面貢獻(xiàn)各種專業(yè)知識，以實現(xiàn)多方面計劃的技術(shù)目標(biāo)。

“這個項目將為我們的環(huán)境，農(nóng)業(yè)和氣象學(xué)以及英國和整個四大學(xué)科學(xué)團(tuán)隊的相關(guān)未來研究和教育機(jī)會帶來重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，”suzanne smith，唐納德和格特魯?shù)氯R斯特機(jī)械學(xué)教授說。工程。自從20世紀(jì)80年代早期在工業(yè)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(fā)方面擁有豐富的經(jīng)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(fā)展和研究基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)。

史密斯將專注于團(tuán)隊的組織網(wǎng)絡(luò) - 它如何運作以及如何發(fā)展 - 特別是在12名年輕教師的發(fā)展和建立他們未來多學(xué)科研究的關(guān)系方面。她在系統(tǒng)工程方面的經(jīng)驗以及uas技術(shù)和動態(tài)系統(tǒng)識別的先前研究將有助于規(guī)劃和執(zhí)行年度協(xié)作飛行測試活動，以及從飛行測試結(jié)果中推導(dǎo)出大氣物理模型。

機(jī)械工程助理教授jesse hoagg專注于開發(fā)uas編隊的協(xié)同控制方法。換句話說，因為該項目將開發(fā)一隊無人駕駛飛機(jī)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(guān)于選擇正確的uas平臺，在其上放置正確的傳感器包，并開發(fā)正確的控制算法，以便自動飛機(jī)組可以一起工作，在天空中的不同位置進(jìn)行大氣測量，”hoagg說。

機(jī)械工程副教授sean bailey負(fù)責(zé)整合來自移動傳感器平臺的空間分布數(shù)據(jù)。從本質(zhì)上講，bailey希望從uas獲取數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可供模擬大氣物理學(xué)的科學(xué)家使用。這樣做將提高預(yù)測大氣湍流行為的能力，這是預(yù)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(guān)鍵因素。

“因此，它是許多應(yīng)用的重要組成部分，如氣象學(xué)，氣候?qū)W，風(fēng)力工程和環(huán)境科學(xué)，”貝利說。“例如，預(yù)測危險天氣的形成; 預(yù)測結(jié)構(gòu)載荷; 提高風(fēng)電場的能源回收率; 或用于預(yù)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(jiān)測空氣質(zhì)量，化學(xué)助理教授marcelo guzman將利用他在大氣化學(xué)方面的專業(yè)知識開發(fā)空氣傳播采樣系統(tǒng)。guzman說，將實施能夠在高相對濕度條件下工作的化學(xué)傳感器，并允許它們檢測空氣中的低水平污染物。

該團(tuán)隊還預(yù)計cloud map將對肯塔基州的農(nóng)業(yè)產(chǎn)生重大影響。生物系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)工程助理教授michael sama將專注于空氣傳播的土壤水文學(xué)，開發(fā)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(fā)育和最終產(chǎn)量。

“它還將提供實施可變速處方灌溉系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)僅在需要的地方施用水，從而保護(hù)了至關(guān)重要的自然資源。”sama說。

除了開發(fā)新的無人機(jī)系統(tǒng)以改善天氣預(yù)報和作物灌溉外，該小組的目標(biāo)是進(jìn)一步開發(fā)以無人機(jī)系統(tǒng)為主題的研究能力和外聯(lián)活動。英國小組將根據(jù)他們在翼設(shè)計競賽中的經(jīng)驗開發(fā)相關(guān)的外展計劃，該競賽為肯塔基州的數(shù)百名高中生提供了實踐工程經(jīng)驗。