基于無人機傾角檢測的風(fēng)速測量裝置及操作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于無人機傾角檢測的風(fēng)速測量裝置及操作方法，包括升降單元、測量單元，所述測量單元包括傾角檢測單元、數(shù)據(jù)庫、綜合處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)輸出接口、外圍設(shè)備，傾角檢測單元設(shè)置在升降單元上，所述傾角檢測單元、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)存儲單元均分別與綜合處理單元連接，外圍設(shè)備通過數(shù)據(jù)輸出接口與數(shù)據(jù)存儲單元連接，操作方法為系統(tǒng)懸停、傾角檢測、風(fēng)速換算、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)輸出。本發(fā)明便于維護、性價比高、適用性強，可方便地應(yīng)用地面、近地層以及邊界層的風(fēng)速測量，可減少觀測數(shù)據(jù)的丟失和提高測量數(shù)據(jù)的準確性。
【專利說明】
基于無人機傾角檢測的風(fēng)速測量裝置及操作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種基于無人機傾角檢測的風(fēng)速測量裝置及操作方法，屬于氣象探測技術(shù)領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]空氣運動產(chǎn)生的氣流，稱為風(fēng)。風(fēng)速是指單位時間內(nèi)空氣移動的水平距離。根據(jù)研究對象的不同，往往需要測量地面、近地層或者邊界層的風(fēng)速。風(fēng)速的測量方式可分為定點觀測和移動觀測兩種:定點觀測主要包括通過風(fēng)杯風(fēng)速計在地面氣象觀測站的10米風(fēng)桿上進行地面風(fēng)測量，通過在200m以上的鐵塔上分層架設(shè)測風(fēng)儀器進行近地層風(fēng)速測量，以及通過氣象探測高空站施放探空氣球進行邊界層風(fēng)速測量;移動觀測主要通過架設(shè)小型聲雷達或施放系留氣艇實現(xiàn)地面到高空的風(fēng)速觀測。
[0003]定點觀測因受地面氣象觀測站站點布局制約的，其數(shù)據(jù)的代表性往往無法完全滿足科研的實際需求;小型聲雷達測風(fēng)技術(shù)因其價格昂貴、維護復(fù)雜等因素制約了在市場中的推廣；系留氣艇施放時一般要求地面風(fēng)速不得超過3m/s，從而導(dǎo)致在風(fēng)速較大時的數(shù)據(jù)缺失，造成觀測數(shù)據(jù)不連續(xù)。
[0004]隨著技術(shù)的發(fā)展，無人機的性價比越來越高，人們開始關(guān)注其在測風(fēng)領(lǐng)域的應(yīng)用。 宦海等人(公開號:CN204009453U)出用無人機搭載超聲風(fēng)速儀的方法；王春艷(公開號: CN103353623A)提出在無人機上安裝皮托管分速度的方法。但由于無人機一般尺寸較小，在其飛行過程中，螺旋槳旋轉(zhuǎn)對周圍氣流有很大的擾動，從而影響了對風(fēng)速的準確測量。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于無人機傾角檢測的風(fēng)速測量裝置及操作方法，該基于無人機傾角檢測的風(fēng)速測量裝置便于維護、性價比高、適用性強，可方便地應(yīng)用地面、近地層以及邊界層的風(fēng)速測量，可減少觀測數(shù)據(jù)的丟失和提高測量數(shù)據(jù)的準確性。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種基于無人機傾角檢測的風(fēng)速測量裝置包括升降單元、測量單元，所述測量單元包括傾角檢測單元、數(shù)據(jù)庫、綜合處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)輸出接口、外圍設(shè)備，所述傾角檢測單元設(shè)置在升降單元上，所述傾角檢測單元、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)存儲單元均分別與綜合處理單元連接，所述外圍設(shè)備通過數(shù)據(jù)輸出接口與數(shù)據(jù)存儲單元連接；所述升降單元，能夠在空間內(nèi)任意位置處處于自由懸浮狀態(tài)；所述傾角檢測單元，能夠檢測出上述處于自由懸浮狀態(tài)的升降單元在風(fēng)速作用下的水平傾角；所述數(shù)據(jù)庫，存儲有若干水平傾角和風(fēng)速，其中，水平傾角和風(fēng)速一一對應(yīng)；所述綜合處理單元，根據(jù)測量單元反饋的水平傾角，在數(shù)據(jù)庫中搜尋對應(yīng)的風(fēng)速，作為風(fēng)速測量值輸出；所述數(shù)據(jù)存儲單元，用于存儲風(fēng)速測量數(shù)據(jù)。
[0007]所述升降單元為四軸旋翼飛行器或六軸旋翼飛行器。
[0008]所述傾角檢測單元采用三軸重力加速度傳感器。
[0009]所述綜合處理單元采用8位處理芯片的微處理器。[0〇1〇]所述數(shù)據(jù)存儲單元為Flash存儲介質(zhì)或SD卡存儲介質(zhì)。
[0011]所述數(shù)據(jù)輸出接口為SD卡接口或USB接口或RS232接口。[〇〇12]所述外圍設(shè)備為電源。
[0013]—種基于無人機傾角檢測的風(fēng)速測量裝置操作方法，該方法包括以下步驟:步驟一，系統(tǒng)懸停:升空單元攜帶測量單元在空間內(nèi)任意位置處處于自由懸浮狀態(tài)； 步驟二，傾角檢測:升空單元懸停后傾角檢測單元檢測升空單元懸停時穩(wěn)定狀態(tài)下的水平傾角；步驟三，風(fēng)速換算:綜合處理單元根據(jù)傾角檢測單元反饋的水平傾角，在數(shù)據(jù)庫中搜尋對應(yīng)的風(fēng)速；步驟四，數(shù)據(jù)存儲:將在數(shù)據(jù)庫換算得到的風(fēng)速數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲單元內(nèi)；步驟五，數(shù)據(jù)輸出:將存儲在數(shù)據(jù)存儲單元內(nèi)的風(fēng)速數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)輸出接口輸出給外圍設(shè)備。
[0014]本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)及方法后，具有以下優(yōu)點:1、具有較好的便攜性能，觀測場地適用性廣；2、抗風(fēng)級別高，可有效減少觀測數(shù)據(jù)的缺失；3、結(jié)構(gòu)合理、便于維護、性價比高，具有較好的應(yīng)用前景。【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0016]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)模塊示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的操作流程示意圖?！揪唧w實施方式】
[0018]圖1、圖2所示，一種基于無人機傾角檢測的風(fēng)速測量裝置，包括升降單元、測量單元，所述測量單元包括傾角檢測單元、數(shù)據(jù)庫、綜合處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)輸出接口、外圍設(shè)備，所述傾角檢測單元設(shè)置在升降單元上，所述傾角檢測單元、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)存儲單元均分別與綜合處理單元連接，所述外圍設(shè)備通過數(shù)據(jù)輸出接口與數(shù)據(jù)存儲單元連接；所述升降單元，能夠在空間內(nèi)任意位置處處于自由懸浮狀態(tài)；所述傾角檢測單元，能夠檢測出上述處于自由懸浮狀態(tài)的升降單元在風(fēng)速作用下的水平傾角；所述數(shù)據(jù)庫，存儲有若干水平傾角和風(fēng)速，其中，水平傾角和風(fēng)速一一對應(yīng)；所述綜合處理單元，根據(jù)測量單元反饋的水平傾角，在數(shù)據(jù)庫中搜尋對應(yīng)的風(fēng)速，作為風(fēng)速測量值輸出；所述數(shù)據(jù)存儲單元，用于存儲風(fēng)速測量數(shù)據(jù)。
[0019]所述升降單元為四軸旋翼飛行器或六軸旋翼飛行器。
[0020]所述傾角檢測單元采用三軸重力加速度傳感器。
[0021]所述綜合處理單元采用8位處理芯片的微處理器。
[0022]所述數(shù)據(jù)存儲單元為Flash存儲介質(zhì)或SD卡存儲介質(zhì)。[〇〇23]所述數(shù)據(jù)輸出接口為SD卡接口或USB接口或RS232接口。[〇〇24]所述外圍設(shè)備為電源。
[0025]—種基于無人機傾角檢測的風(fēng)速測量裝置操作方法，該方法包括以下步驟:步驟一，系統(tǒng)懸停:升空單元攜帶測量單元在空間內(nèi)任意位置處處于自由懸浮狀態(tài)； 步驟二，傾角檢測:升空單元懸停后傾角檢測單元檢測升空單元懸停時穩(wěn)定狀態(tài)下的水平傾角；步驟三，風(fēng)速換算:綜合處理單元根據(jù)傾角檢測單元反饋的水平傾角，在數(shù)據(jù)庫中搜尋對應(yīng)的風(fēng)速；步驟四，數(shù)據(jù)存儲:將在數(shù)據(jù)庫換算得到的風(fēng)速數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲單元內(nèi)；步驟五，數(shù)據(jù)輸出:將存儲在數(shù)據(jù)存儲單元內(nèi)的風(fēng)速數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)輸出接口輸出給外圍設(shè)備。
[0026]所述數(shù)據(jù)庫存放的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)通過在風(fēng)洞中開展外場實驗的方式獲取。
[0027]本申請中沒有詳細說明的技術(shù)特征為現(xiàn)有技術(shù)。上述實施例僅例示性說明本申請的原理及其功效，而非用于限制本申請。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本申請的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本申請所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本申請的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項】
1.一種基于無人機傾角檢測的風(fēng)速測量裝置，其特征在于:包括升降單元、測量單元， 所述測量單元包括傾角檢測單元、數(shù)據(jù)庫、綜合處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)輸出接口、夕卜 圍設(shè)備，所述傾角檢測單元設(shè)置在升降單元上，所述傾角檢測單元、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)存儲單元 均分別與綜合處理單元連接，所述外圍設(shè)備通過數(shù)據(jù)輸出接口與數(shù)據(jù)存儲單元連接；所述升降單元，能夠在空間內(nèi)任意位置處處于自由懸浮狀態(tài)；所述傾角檢測單元，能夠檢測出上述處于自由懸浮狀態(tài)的升降單元在風(fēng)速作用下的水 平傾角；所述數(shù)據(jù)庫，存儲有若干水平傾角和風(fēng)速，其中，水平傾角和風(fēng)速一一對應(yīng)；所述綜合處理單元，根據(jù)測量單元反饋的水平傾角，在數(shù)據(jù)庫中搜尋對應(yīng)的風(fēng)速，作為 風(fēng)速測量值輸出；所述數(shù)據(jù)存儲單元，用于存儲風(fēng)速測量數(shù)據(jù)。2.按照權(quán)利要求1所述的基于無人機傾角檢測的風(fēng)速測量裝置，其特征在于:所述升降 單元為四軸旋翼飛行器或六軸旋翼飛行器。3.按照權(quán)利要求1所述的基于無人機傾角檢測的風(fēng)速測量裝置，其特征在于:所述傾角 檢測單元采用三軸重力加速度傳感器。4.按照權(quán)利要求1所述的基于無人機傾角檢測的風(fēng)速測量裝置，其特征在于:所述綜合 處理單元采用8位處理芯片的微處理器。5.按照權(quán)利要求1所述的基于無人機傾角檢測的風(fēng)速測量裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù) 存儲單元為Flash存儲介質(zhì)或SD卡存儲介質(zhì)。6.按照權(quán)利要求1所述的基于無人機傾角檢測的風(fēng)速測量裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù) 輸出接口為SD卡接口或USB接口或RS232接口。7.按照權(quán)利要求1所述的基于無人機傾角檢測的風(fēng)速測量裝置，其特征在于:所述外圍 設(shè)備為電源。8.—種基于無人機傾角檢測的風(fēng)速測量裝置操作方法，其特征在于:該方法包括以下 步驟:步驟一，系統(tǒng)懸停:升空單元攜帶測量單元在空間內(nèi)任意位置處處于自由懸浮狀態(tài)；步驟二，傾角檢測:升空單元懸停后傾角檢測單元檢測升空單元懸停時穩(wěn)定狀態(tài)下的 水平傾角；步驟三，風(fēng)速換算:綜合處理單元根據(jù)傾角檢測單元反饋的水平傾角，在數(shù)據(jù)庫中搜尋 對應(yīng)的風(fēng)速；步驟四，數(shù)據(jù)存儲:將在數(shù)據(jù)庫換算得到的風(fēng)速數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲單元內(nèi)；步驟五，數(shù)據(jù)輸出:將存儲在數(shù)據(jù)存儲單元內(nèi)的風(fēng)速數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)輸出接口輸出給外 圍設(shè)備。
【文檔編號】G01W1/08GK105954819SQ201610348390
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】嚴家德, 王成剛
【申請人】南京信息工程大學(xué)