Diese Arbeit befasst sich mit zwei einzigartigen meteorologischen Flugmesssystemen, die vom Institut für Luft- und Raumfahrtsysteme der Technischen Universität Braunschweig betrieben werden. Das erste System ist die Hubschrauberschleppsonde 'Helipod'. welche im Rahmen dieser Arbeit modernisiert wurde, und das zweite System ist das neu entwickelte, unbemannte meteorologische Kleinstflugzeug (Meteorological Micro Aerial Vehicle, M2AV). Eine der Hauptaufgaben war die technische Umsetzung der Helipod-Modernisierung sowie die wissenschaftliche Datenanalyse von Messungen mit dem modernisierten System. Der Helipod erhielt unter anderem einen neuen Hauptrechner, ein neues GPS-Navigationssystem und meteorologische Sensoren. Limitierungen bemannter Flugmessungen führten zur Entwicklung eines neuartigen, unbemannten meteorologischen Flugmesssystems, dem M2AV. Die Aufgabe bestand darin, ein Sensorpakekt für ein bestehendes Trägerflugzeug, dem unbemannten Kleinstflugzeug 'Carolo T200' zu entwickeln, zu testen und zu verifizieren. Dabei mussten insbesondere die Rahmenbedingungen bezüglich der Größe und der Masse beachtet werden, denn das Gesamtsystem, bestehend aus dem Flugzeug und der meteorologischen Sensorik, musste weniger als 5 kg wiegen. Dabei sollte das M2AV aber trotzdem in der Lage sein, innerhalb der atmosphärischen Grenzschicht den Windvektor zu messen und Turbulenz aufzulösen. Das entwickelte System gestattet dicht aufeinanderfolgende Messungen als ökonomische Unterstützung während meteorologischer Kampagnen und, abgesehen von dieser klassischen Aufgabe, eröffnen sich vollkommen neue Anwendungsmöglichkeiten. Diese Arbeit wird die Anforderungen an den Entwicklungsprozess ebenso aufzeigen, wie eine detaillierte technische Beschreibung des M2AV. Die Ergebnisse aus der wissenschaftlichen Untersuchung von meteorologischen Datensätzen, gemessen vom M2AV, werden verwendet, um die Datenqualität und die räumliche Auflösung einzuschätzen. Im Oktober 2005 hat das M2AV an einem meteorologischen Feldexperiment in Lindenberg, nahe Berlin teilgenommen. Die M2AV-Daten wurden mit Messungen von LIDAR- und SODAR-Fernerkundungssystemen verglichen. Darüber hinaus wurde im Januar 2006 ein direkter Vergleich von Temperatur, Feuchte und Windvektor mit der Hubschrauberschleppsonde Helipod durchgeführt, der weitere Informationen zur Datenqualität des M2AV aufzeigte.

    This work deals with two unique meteorological measurement systems operated by the Institute of Aerospace Systems, Technical University of Braunschweig. The first one is the helicopter-borne turbulence probe 'Helipod' which was modernised in the course of this work and the second one is the newly developed Meteorological Micro Aerial Vehicle M2AV). One of the main tasks was the technical realisation of the Helipod modernisation and the scientific data analysis of data sampled with the upgraded system. The Helipod received amongst other things a new on-board computer, GPS navigation system and meteorological sensors. The limitations of manned airborne meteorological measurements led to the development of a new unmanned airborne meteorological measurement system, the M2AV. The task was to develop, test and verify a meteorological sensor package as payload for an already available carrier aircraft, the unmanned aerial vehicle 'Carolo T200'. Thereby the limitations in size and mass had to be respected; the total weight of the aircraft including payload had to be less than 5 kg. Anyway, the M2AV should be capable of performing turbulence and wind vector measurements within the atmospheric boundary layer. The system developed permits very short measurement cycles as an economic supplement during meteorological campaigns and, besides this classical measurement tasks, the aircraft visions completely new applications. The thesis will show the requirements for the development process and a detailed technical description of the M2AV. Results of scientifically analysed meteorological data sets measured by the M(exp)AV will be used for data quality assessment. In October 2005 the M2AV participated a meteorological field experiment in Lindenberg near Berlin. The M2AV data were compared with LIDAR and SODAR measurements. Furthermore, an in situ comparison in January 2006 of temperature, humidity and wind vector data with the helicopter-borne turbulence probe Helipod gave additional information about the M2AV data quality.


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    Titel :

    A contribution to turbulence measurements with autonomous micro aerial vehicles


    Weitere Titelangaben:

    Ein Beitrag zu Turbulenzmessungen mit unbemannten Kleinstflugzeugen


    Beteiligte:
    Spieß, Thomas (Autor:in)

    Erschienen in:

    Erscheinungsdatum :

    2006


    Format / Umfang :

    120 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen




    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Englisch





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