Space Apps Challenge 2017

• 題目：1D, 2D, 3D– Go!
• 作品介紹：滑翔式投落送(Gliding Dropsonde)

簡介：基於衛星在觀測劇烈天氣系統時(如颱風……)之資料受限(整體結構解析度不足)與不便性(限於衛星繞行週期)。

→ 加入投落送以增加資料來源並提高對觀測目標之解析度。

→ 投落送單價成本昂貴(2~3萬/個)、資料為垂直單點之觀測。

→ 採用自製型自動滑翔控制改良投落送。

→ 達到降低成本、增加效益(利用盤旋方式取的高空水平層之資料)之目的。

規格：長x寬x高(此寬為展翼後)：62.6 x 49 x 28.5(cm)

重量：692(g)

搭載觀測儀器：溫溼度感應器(DHT11)、九軸陀螺儀(壓力、垂直運動)

成本：約7000元/個

• 運作方法：

高空釋放 → 展翼平飛(修正舵量) → 盤旋下滑並導航於任務路線執行觀測 → 獲得觀測資料 → 結合NASA衛星資料 → 雲端運算分析歸類 → 建立雲端資料庫 → 運用資料庫輸出成品(3D視覺化模型、預測路徑、規模評估…)

• 所需資源：

硬體：Genuino101開發板、九軸陀螺儀、無線電傳輸(433HZ)

軟體：衛星資料、雲端運算、3D視覺化(Plotly Shiny)

• 執行方法：

由飛機將改良式投落送載至颱風外圍上空並施放。

→ 回收觀測資料 + 衛星資料(H20、IR、Sounder)

→ 分析、結合(雲端運算)、建立資料庫

→ 視覺化之颱風3D結構模型

→ 更準確修正颱風路徑及預估規模大小

→ 評估災害程度及擬定預防作為

• 實際運用：

1.降低觀測成本問題：

現今投落送成本約為2~3萬/個，而自製投落送的材料成本落在1萬以內，因此在觀測設備部分可省下50~67%的成本支出。以一次追風計畫為考量(15~20個/趟)，即可省下至少15萬的觀測成本。

2.解決觀測資料密集度問題：

(1)以現今投落送為例，觀測資料為垂直單點的資料剖析，且因為考慮成本問題無法以數量解決需要密集測值的劇烈天氣系統，加上衛星觀測資料對於劇烈天氣系統中較低層之解析度差，並無法輸出較精細之系統結構，造成分析及評估上之誤差。

(2)而此自製滑翔式投落送即可解決在有限儀器數量下資料不足之問題。以滑翔盤旋的方式增加投落送滯空時間，同時可增加觀測同一高度層之資料，達到水平層面的觀測，提升整體資料觀測之密集度。

3.解決衛星在劇烈天氣中的觀測死角：

利用改良後之觀測資料建立雲端資料庫，並結合3D視覺化呈現劇烈天氣系統之結構模型，以解決衛星在劇烈天氣系統中的觀測死角(無法剖析低層結構)。

4.預測路徑及評估風險之改善：

可提供中央氣象單位更為密集之大氣觀測資料，配合模式分析以提供更為完善且整密之預報，進而達到更加準確之風險評估降低災害損失。