下投式風場探測儀及探測方法
【專利摘要】一種下投式風場探測儀及探測方法，包括傘翼系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)懸掛在傘翼系統(tǒng)的負載控制箱里。通過空中下投的方式對隨海拔高度變化的工作空域風場進行探測，可實時跟蹤變化風場的橫向和縱向分布。其中，傘翼系統(tǒng)包括傘翼、操縱繩、傘繩、吊帶和負載控制箱。負載控制箱放置控制系統(tǒng)和減振底座腔?？刂葡到y(tǒng)計算得出實時風場信息，并在地面站上實時顯示。通過實際探測實驗可驗證下投式的風場探測儀可對風場進行準確探測，在較短時間內(nèi)跟蹤風場的變化趨勢，探測的風向平均絕對誤差為3.2°，風速平均絕對誤差為0.27m/s，具有較高的精度。
【專利說明】
下投式風場探測儀及探測方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于無人機飛行器控制領域，設計一種新型的下投式風場探測儀。
【背景技術】
[0002] 無人機的結(jié)構簡單、造價低廉，既可用于小范圍探測偵察、運送緊急物資等軍事用 途，也可用于航拍、噴灑農(nóng)藥、港口消霧等民用用途。由于其速度較低，易受到大氣環(huán)境條件 的影響，事實上，即使在飛行器設計相當完善的今天，風場擾動仍是造成任務執(zhí)行失敗的重 要原因之一，因此在無人機執(zhí)行任務之前，需對工作空域內(nèi)的變化風場進行探測，規(guī)劃合理 的飛行軌跡W及設計相應的抗風擾控制策略，保證無人機順利執(zhí)行任務?，F(xiàn)有的獲取風場 信息的方法主要為模型預測和設備測量兩種。模型預測主要著重于對平均風速風向的研 究，例如對風力發(fā)電場的歷史氣象數(shù)據(jù)進行建模和分析，可W預測一段時間內(nèi)的總體風向 和風力情況，為預測天氣狀況和風力發(fā)電場的部署和朝向提供指導，但通過模型預測方法 得到的平均風速風向不能滿足無人機系統(tǒng)執(zhí)行任務對實時風場信息的要求。
[0003] 目前普遍是利用設備進行實時測量，如定點安裝風速儀，由于只能對單點進行準 確測量，無法對不同高度的分層風場進行探測，限制了應用范圍，但若在無人機上安裝風速 傳感器，由于風速傳感器的數(shù)據(jù)精度容易受無人機系統(tǒng)姿態(tài)波動的影響，不易得到系統(tǒng)周 圍的風場信息。美國喬治亞理工學院宇航學院曾利用基于地面的激光雷達系統(tǒng)對無人機作 業(yè)區(qū)域附近的風場進行離散采樣（見會議AIAA Aerodynamic decelerator systems(ADS) conference,Utilizing Ground-Based LIDAR for Autonomous Airdrop . http : dx. doi . O巧/10.2514/6.2013-1387)，獲得風廓數(shù)據(jù)，并將風廓數(shù)據(jù)實時傳送給無人機系統(tǒng) 來調(diào)整其飛行狀態(tài)，運種方法能夠準確測量出著陸點及其周圍的風場信息，但該測量風場 方法成本較高，實現(xiàn)起來較麻煩，且不適宜用在地面激光雷達設置受限的地方，降低了系統(tǒng) 的實用性?；虿捎霉鈱W遙感儀器對高層大氣風場進行測量，靈敏度較高，美國航空航天局 (NASA)采用風成像干設儀(WINDII)探測衛(wèi)星覆蓋范圍的大氣風場，所探測光源譜線波長分 別為557.化m和630.0 nm的綠光與紅光極光譜線，獲得了大量精確的高層大氣風場信息，但 無法提供精確的局部區(qū)域詳細的風場信息，對于無人機執(zhí)行任務而言，當從高海拔區(qū)域飛 至低海拔區(qū)域時，需要的是整個工作空域風場的分層信息，因此為了能實時跟蹤出無人機 飛行過程中從高海拔區(qū)域到低海拔區(qū)域的整個風場的變化趨勢與風場分布，獲得更加精確 的風場數(shù)據(jù)，期望有一種裝置簡單、成本較低、探測方法易實現(xiàn)、并且精度較高的一種風場 探測設備。
【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0004] 本發(fā)明的目的在于對現(xiàn)有技術存在的問題加 W解決，提供一種下投式風場探測儀 及探測方法，通過空中下投的方法簡單方便的實現(xiàn)從高海拔區(qū)域到低海拔區(qū)域的變化風場 的探測，可實時跟蹤變化風場的橫向和縱向分布，并且精度較高，造價低廉。
[0005] 本發(fā)明提供的下投式風場探測儀，包括傘翼系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；
[0006] 傘翼系統(tǒng)包括:傘翼I，和用于操縱傘翼后緣的左右兩根操縱繩2,傘翼通過傘繩3 和吊帶4與負載控制箱5相連，負載控制箱內(nèi)設置有一個T型隔板11，控制系統(tǒng)固定在傘翼系 統(tǒng)的負載控制箱里的T型隔板11上，從高空進行投放時，傘翼在載重物重力的牽引下，在空 中會沿著前緣方向進行運動。
[0007] 控制系統(tǒng)包括分別固定在T型隔板11上左右兩側(cè)的左右兩個艙機13和23,兩個艙 機軸上分別通過連軸器15或25各安裝一個用于拉動傘翼系統(tǒng)操縱繩的載線盤14或24,一個 艙機驅(qū)動器16或17與九軸巧螺儀20固定在T型隔板一側(cè)的艙機的下方，另一個艙機驅(qū)動器 17或16與氣壓高度計21固定在T型隔板另一側(cè)的艙機的下方，兩個艙機驅(qū)動器的輸出分別 對應連接兩個艙機中的一個。控制系統(tǒng)中的主控制模塊12、電源模塊18與數(shù)傳模塊19固定 于T型隔板的橫隔板外面，主控制模塊12分別與艙機驅(qū)動器16和17電連接，用于將艙機控制 PWM信號傳遞給艙機驅(qū)動器，控制艙機帶動載線盤運動。GPS定位采集模塊22固定在T型隔板 的橫隔板里面與氣壓高度計21和九軸巧螺儀20分別電連接主控制模塊的輸入端，主控制模 塊的輸出端雙向連接數(shù)傳模塊19。電源模塊為艙機驅(qū)動器，主控制模塊、數(shù)傳模塊、GPS定位 采集模塊、氣壓高度計和九軸巧螺儀提供電源。風場探測儀的結(jié)構如圖1-4所示。
[0008] 所述的負載控制箱為圓柱體形狀，如圖1所示，圓柱體形狀的負載控制箱可使探測 風場時接觸的風場面積更加均勻，有利于風場探測的精度和實時性，負載控制箱包括箱體、 帶有穿線孔7的上帽6和減振底座腔8,傘翼操縱繩通過穿線孔7分別固定在載線盤14或24 上。
[0009] 所述的減振底座腔為密封結(jié)構，如圖2所示，底座腔側(cè)壁設有充氣嘴9,通過充氣嘴 9對底座腔充氣，使減振底座腔內(nèi)充滿空氣，減振底座腔的上表面是由減振材料制成的薄膜 10，當系統(tǒng)降落在地面時，減振底座腔的減振作用可使負載控制箱不受損害，方便重復使 用。
[0010] 所述的控制系統(tǒng)中的主控制模塊包括信息預處理模塊和風場測試模塊，其中根據(jù) 連續(xù)k次采集到的GPS定位數(shù)據(jù)W及采集頻率可求出風場探測儀相對地面的水平飛行速作 為風場測試模塊的輸入信號。而在風場測試模塊中，主控制模塊發(fā)送PWM信號輸出給艙機驅(qū) 動器，控制艙機帶動載線盤使操縱繩下拉一定幅度，系統(tǒng)在風場中運動時會處于轉(zhuǎn)彎飛行 狀態(tài)，即為順風狀態(tài)時，速度最大，逆風狀態(tài)時速度最小，即系統(tǒng)相對地面的速度為風場探 測儀相對大氣的速度與風速之間的矢量和，在k時刻的速度關系為：
[0011] (2)
[0012] (3)
[0013]
[0014] (4)
[001引其中，Vh代表風場探測儀相對大氣的速度，Vx,謝Vy,功k時刻風場探測儀相對地面 的速度在X軸方向和y軸方向上的分量，Vwx,k和Vwy,k為k時刻的風速分量。口為風場探測儀的 偏航角，可由九軸巧螺儀采集得到。
[0016]假定空速在k時刻保持不變，則可由式(4)推導得出：
[0017] (5)
[001 引
[0019]
[0020] 則風場的探測過程可轉(zhuǎn)化為求解如下線性回歸問題，當從信息預處理模塊中處理 得到的風場探測儀相對地面的速度，代入如下公式(7)和(8)即可滾動計算出風場在經(jīng)向和 締向上的實時速度分量W及風向角，通過上述過程，就可W得到周圍風場的完整數(shù)據(jù)。
[00別] 巧
[0022] 州',i =<1/府-,i j 護/
[0023] 為更好的實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種下投式風場探測儀的探測方法，其 中包括W下步驟：
[0024] 步驟1，通過主控制模塊輸出艙機控制信號將傘翼系統(tǒng)的單側(cè)操縱繩帶動下拉 50%的位置并固定，將傘翼疊好后放置在傘包中，控制系統(tǒng)則固定在傘翼系統(tǒng)的負載控制 箱里。
[0025] 將單側(cè)操作繩下拉50%，則風場探測儀在風場中運動時，會沿著風向螺旋前進。 [00%]步驟2，對GPS定位采集模塊完成鎖星定位工作。
[0027] 步驟3,風場探測儀通過投放飛行器(如飛機，直升機等)升空至投放高度，操作人 員割斷傘包的繩子，對風場探測儀進行釋放，傘翼系統(tǒng)會在負載控制箱的重力牽引下完全 打開。
[0028] 步驟4,風場探測儀隨風向螺旋運動并實時探測出隨海拔高度變化的風向和風速 數(shù)據(jù)，并通過數(shù)傳模塊傳輸?shù)降孛嬲旧线M行直觀顯示，顯示的結(jié)果為從投放高度到地面范 圍內(nèi)隨海拔高度變化的風向W及風速在經(jīng)向和締向的速度分量。
[0029] 本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果：
[0030] 1.設計的下投式風場探測儀裝置簡單易操作，造價低廉，探測方法易實現(xiàn)，具有較 好的經(jīng)濟性和實用性。
[0031] 2.設計的下投式風場探測儀可實現(xiàn)對隨著海拔高度不同而變化的風場進行實時 跟蹤，從實際探測實驗可驗證該風場探測儀能實時探測出從高海拔區(qū)域飛至低海拔區(qū)域時 的整個工作空域風場的變化趨勢，精度較高。
[0032] 3.該風場探測儀可實現(xiàn)對風場信息進行實時在線獲取，由地面站實時顯示風場信 息和系統(tǒng)3維位置信息。
【附圖說明】
[0033] 圖1是下投式風場探測儀的結(jié)構示意圖。
[0034] 圖2是風場探測儀負載控制箱底座腔的結(jié)構示意圖。
[0035] 圖3是風場探測儀負載控制箱內(nèi)部的結(jié)構示意圖。
[0036] 圖4是圖3的后側(cè)結(jié)構投影示意圖。
[0037] 圖中，1-傘翼，2-操縱繩，3-傘繩，4-吊帶，5-負載控制箱，6-上帽，7-穿線孔，8-減 振底座腔，9-充氣嘴，10-薄膜，11-T型隔板，12-主控制模塊，13-左艙機，14-左艙機載線盤， 15-左側(cè)連軸器，16-左艙機驅(qū)動器，17-右艙機驅(qū)動器，18-電池模塊，19-數(shù)傳模塊，20-九軸 巧螺儀，21-氣壓高度計，22-GPS定位采集模塊，23-右側(cè)艙機，24-右艙機載線盤，25-右側(cè)連 軸器。
[0038] 圖5是實際探測實驗中風場探測儀的水平軌跡。
[0039] 圖6是實際探測實驗中風場探測儀的水平速度。
[0040] 圖7是實際探測實驗中風場探測儀對風場的探測結(jié)果，其中（a)是對工作空域風場 的風向探測結(jié)果，（b)是對風速的探測結(jié)果。
[0041] 圖8是實際探測實驗中風場探測儀對風速分量的探測結(jié)果，其中（a)是風速沿著X 軸方向的分量，（b)是風速沿著Y軸方向的分量。
[0042] 圖9是控制系統(tǒng)參考原理框圖。
【具體實施方式】：
[0043] 實施例1:下投式風場探測儀
[0044] 如圖1-4所示，下投式風場探測儀包括傘翼系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
[0045] 傘翼系統(tǒng)包括:傘翼1，和用于操縱傘翼后緣的左右兩側(cè)操縱繩2,傘翼通過傘繩3 和吊帶4與負載控制箱5相連，負載控制箱內(nèi)設置有一個T型隔板12,控制系統(tǒng)固定在傘翼系 統(tǒng)的負載控制箱里的T型隔板上。
[0046] 在本發(fā)明中，傘翼由涂層金絲銅制成，傘翼面積為5m2,操縱繩長度為2.8m，由4- 420芳絕繩制成，傘翼、傘繩和操縱繩的質(zhì)量為1.化g，負載控制箱底座腔的直徑為300mm，總 重量為20kg，穿線孔直徑為22mm，艙機采用型號為Maxon EC-MAX 283858直徑為22mm，軸徑 為6mm，W及ESCON 36/3EC艙機驅(qū)動器，艙機供電電壓為24V，功率為120W，載線盤直徑79mm， 槽深22mm，槽寬1.5mm，連軸器孔徑6mm。
[0047] 控制系統(tǒng)包括分別固定在T型隔板11上左右兩側(cè)的左右兩個艙機13和23(從圖3的 角度觀看），兩個艙機軸上分別通過連軸器15或25各安裝一個用于拉動傘翼系統(tǒng)操縱繩的 載線盤14或24,左艙機驅(qū)動器16與九軸巧螺儀20固定在T型隔板11 一側(cè)的左艙機的下方，右 艙機驅(qū)動器17與氣壓高度計21固定在T型隔板11另一側(cè)的右艙機的下方，兩個艙機驅(qū)動器 的輸出分別對應連接兩個艙機中的一個;控制系統(tǒng)中的主控制模塊12、電源模塊18與數(shù)傳 模塊19固定于T型隔板的橫隔板外面，主控制模塊12分別與兩個艙機驅(qū)動器16和17電連接， 用于將艙機控制信號傳遞給艙機驅(qū)動器，控制艙機帶動載線盤運動;GPS定位采集模塊22固 定在T型隔板的橫隔板里面并與氣壓高度計21和九軸巧螺儀20分別電連接主控制模塊的輸 入端，主控制模塊的輸出端雙向連接數(shù)傳模塊19;電源模塊為艙機驅(qū)動器、主控制模塊、數(shù) 傳模塊、GPS定位采集模塊、氣壓高度計和九軸巧螺儀提供電源，參見圖9。
[0048] 控制系統(tǒng)中的電源模塊，供電電源采用24V裡蓄電池，供電電源直接輸出給艙機供 電，并經(jīng)過電源轉(zhuǎn)化電路將輸入的電壓分別轉(zhuǎn)換為5V，3.3V，用來給主控制模塊和GPS定位 采集模塊、氣壓高度計、九軸巧螺儀供電使用?？紤]到系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，運里的5V電路采 用的是化1509忍片，3.3V電路采用的是AMS1117忍片。
[0049] 控制系統(tǒng)中的主控制模塊，其主處理器采用ARM Cortex M4系列STM32F407忍片。 主控制模塊包含信息預處理模塊和風場測試模塊，并與電源模塊、GPS模塊、氣壓高度計、九 軸巧螺儀和數(shù)傳模塊連接。GPS定位采集模塊、氣壓高度計和九軸巧螺儀分別連接主控制模 塊的輸入端，主控制模塊的輸出端雙向連接數(shù)傳模塊。
[(K)加]控制系統(tǒng)中的GPS定位采集模塊，主要有S部分組成:GPS/GL0NASS航空型天線、 GPS接收板卡和RSSSS-Tl^轉(zhuǎn)換器。GPS接收板卡采用0EM615板卡。系統(tǒng)在空中飛行時， 0EM615板卡將其經(jīng)締度，高度信息發(fā)送給主控制模塊MCU。因為0EM615板卡是LV-TTL形式的 串口，電平為0-3.3V，直接進行傳輸數(shù)據(jù)信息容易不穩(wěn)定。因此，在GPS定位采集模塊和MCU 通信時，增加一個RS232電平和TTL電平轉(zhuǎn)換的器件。
[0051] 控制系統(tǒng)中的氣壓高度計和九軸巧螺儀，均與主控制模塊相連，氣壓高度計采用 BMP085氣壓高度傳感器，可精確測量出風場探測儀此時飛行的海拔高度，并與數(shù)傳模塊進 行實時數(shù)據(jù)交換，再通過數(shù)傳模塊傳送至地面站;采用MPU9250九軸巧螺儀，通過I2C總線通 訊向主控制模塊提供航向姿態(tài)輸出，包括滾轉(zhuǎn)角、俯仰角、偏航角信息。
[0052] 控制系統(tǒng)中的數(shù)傳模塊，采用3DR無線電遙測915MHZ的數(shù)傳電臺，分為兩個模塊包 括Air模塊和Ground模塊，Air模塊通過串口通訊方式連接到主控制器的串口端，Ground模 塊通過USB接口連接到地面控制端。當數(shù)傳電臺在傳送風場探測儀的信息時，Air模塊作為 發(fā)射設備，把來自控制系統(tǒng)的信息進行調(diào)制并W無線方式發(fā)送給地面端，Ground模塊作為 接收設備，地面端進行解調(diào)由此可在地面站上可顯示風場探測儀的3維位置和實時風向，風 速信息。地面端也可將控制信號傳輸給風場探測儀的控制系統(tǒng)。
[0053] 實施例2:針對工作空域風場進行探測
[0054] 為驗證所發(fā)明的下投式風場探測儀的可行性，課題組進行了對工作空域風場的探 測實驗。本次探測實驗選擇傘翼為5m2的系統(tǒng)懸掛控制箱進行實驗。
[0055] 投放場地地面的海拔高度為90m，其投放位置的海拔高度為321m，開傘高度損失為 40m，即系統(tǒng)從海拔高度281m位置開始隨風滑翔和降落。除去距離地面20m時的操縱高度，風 場探測儀的數(shù)據(jù)采集區(qū)間的高度為171m，飛行時間為68s。
[0056] 風場探測儀的水平運動軌跡如圖5所示，圖中號表示風場探測儀的動作起始 點。
[0057] 當系統(tǒng)在風場中運動時，其隨風偏移的速度與風速相同。從圖5中可W看出，工作 空域風場的風速隨著高度的不同而有所變化。從風場探測儀的運動軌跡的方向可W判斷出 風場的風向，風場探測儀在靠近起始位置時沿風向的運動速度較大，在遠離初始點位置時 沿風向的運動速度相對較小，表明高海拔區(qū)域風速大，低海拔區(qū)域風速小。表1中所列舉的 是幾個數(shù)據(jù)點所處的海拔高度W及風速和風向信息。
[005引表1空投風場信息
[0化9]
[0060] 根據(jù)風場探測儀運動中采集的GPS定位數(shù)據(jù)，可W看出風場探測儀在風場中的運 動情況。由于系統(tǒng)的空速是恒定的，則其地速變化越大說明所處風場的風速越大。通過信息 預處理模塊后，計算得到的風場探測儀相對地面的水平速度由圖6表示。從圖6可W看出，速 度的變化趨勢與表1有著相同的結(jié)論，即風速隨著海拔高度的降低而降低。對在線采集的工 作空域風場數(shù)據(jù)進行分析，得到的風場測試結(jié)果在圖7中給出。
[0061] 圖7中的虛線為風向和風速的真實值，由于無法對不同海拔高度的風速風向進行 連續(xù)的測量，所W真實值的參考曲線采用直連表1中數(shù)據(jù)點的方法，數(shù)據(jù)點之間的參考值是 線性變化的。
[0062] 從圖7(a)中的風向探測結(jié)果可W看出，風場探測方法準確反映了風向的變化趨 勢。相對于參考風向，探測得到的風向在5s后進入穩(wěn)定探測狀態(tài)，最大誤差為3.5°，平均絕 對誤差為3.2°。
[0063] 圖7(b)中風速的探測結(jié)果與實際風速的對比結(jié)果表明，風場探測方法可W對風速 進行準確探測，并能夠跟蹤風速的變化趨勢，驗證了下投式風場探測儀對變化風場的跟蹤 適應能力。風速的探測結(jié)果從5s后進入穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定后最大探測誤差為0.57m/s，平均絕 對誤差為〇.27m/s。
[0064] 圖8為工作空域風場的風速在X軸和Y軸上的速度分量的探測結(jié)果。從圖中可W看 出，風場在X軸的速度分量基本保持不變，在-2.6m/s附近波動，而風場在Y軸的速度分量則 出現(xiàn)了較大變化，隨著海拔高度的降低明顯減小，由此可知圖8中風向角的增大和風速值的 減小主要是由風場在Y軸的速度分量的變化引起的。
[0065] 風場探測儀得到穩(wěn)定探測結(jié)果所需的時間為5s，具有較高的探測精度，驗證了該 下投式風場探測儀的實用性和有效性。
【主權項】
1. 一種下投式風場探測儀，包括傘翼系統(tǒng)和控制系統(tǒng);其特征在于:通過空中下投的方 式對隨海拔高度變化的工作空域風場進行探測，可實時跟蹤變化風場的橫向和縱向分布； 所述的傘翼系統(tǒng)包括:傘翼（1)，和用于操縱傘翼后緣的左右兩側(cè)操縱繩(2)，傘翼通過 傘繩(3)和吊帶(4)與負載控制箱(5)相連，負載控制箱內(nèi)設置有一個T型隔板（11)，控制系 統(tǒng)固定在傘翼系統(tǒng)的負載控制箱里的T型隔板(11)上； 所述控制系統(tǒng)包括分別固定在T型隔板（11)上左右兩側(cè)的左右兩個舵機（13和23)，兩 個舵機軸上分別通過連軸器(15或25)各安裝一個用于拉動傘翼系統(tǒng)操縱繩的載線盤(14或 24)，一個舵機驅(qū)動器（16或17)與九軸陀螺儀(20)固定在T型隔板（11) 一側(cè)的舵機的下方， 另一個舵機驅(qū)動器（17或16)與氣壓高度計(21)固定在T型隔板（11)另一側(cè)的舵機的下方， 兩個舵機驅(qū)動器的輸出分別對應連接兩個舵機中的一個;控制系統(tǒng)中的主控制模塊（12)、 電源模塊（18)與數(shù)傳模塊（19)固定于T型隔板的橫隔板外面，主控制模塊（12)分別與兩個 舵機驅(qū)動器(16和17)電連接，用于將舵機控制PWM信號傳遞給舵機驅(qū)動器，控制舵機帶動載 線盤運動;GPS定位采集模塊(22)固定在T型隔板的橫隔板里面與氣壓高度計(21)和九軸陀 螺儀(20)分別電連接主控制模塊的輸入端，主控制模塊的輸出端雙向連接數(shù)傳模塊（19); 電源模塊為舵機驅(qū)動器、主控制模塊、數(shù)傳模塊、GPS定位采集模塊、氣壓高度計和九軸陀螺 儀提供電源。2. 根據(jù)權利要求1所述的下投式風場探測儀，其特征在于，所述的負載控制箱為圓柱體 形狀，包括箱體、帶有穿線孔(7)的上帽(6)和減振底座腔(8)，傘翼操縱繩通過穿線孔(7)分 別固定在載線盤(14或24)上。3. 根據(jù)權利要求2所述的下投式風場探測儀，其特征在于，所述的減振底座腔為密封結(jié) 構，底座腔側(cè)壁設有充氣嘴(9)，通過充氣嘴(9)對底座腔充氣，使減振底座腔內(nèi)充滿空氣， 減振底座腔的上表面是由減振材料制成的薄膜(10)。4. 根據(jù)權利要求1所述的下投式風場探測儀，其特征在于，主控制模塊包括信息預處理 模塊、風場測試模塊;其中信息預處理模塊根據(jù)GPS定位采集模塊采集到的位置數(shù)據(jù)以及采 集頻率計算出風場探測儀相對地面的速度，并將風場探測儀相對地面的速度傳送到風場測 試模塊中；在風場測試模塊中，由信息預處理模塊中獲得的風場探測儀相對地面的速度是 其相對大氣的速度與風速的矢量和，再根據(jù)風場計算公式滾動計算出風速在經(jīng)向和煒向上 的速度分量，并通過數(shù)傳模塊傳送至地面站，在地面站上實時顯示。5. -種權利要求1所述的下投式風場探測儀的風場探測方法，包括以下步驟： 步驟1:通過主控制模塊輸出舵機控制信號將傘翼系統(tǒng)的單側(cè)操縱繩帶動下拉50%的 位置并固定，將傘翼疊好后放置在傘包中，控制系統(tǒng)固定在傘翼系統(tǒng)的負載控制箱里； 步驟2:對GPS定位采集模塊完成鎖星定位工作； 步驟3，風場探測儀通過投放飛行器升空至投放高度，操作人員割斷傘包繩子，對風場 探測儀下投，傘翼系統(tǒng)會在負載控制箱的重力牽引下完全打開； 步驟4:風場探測儀隨風向螺旋運動并實時探測出隨海拔高度變化的風向和風速數(shù)據(jù)， 并通過數(shù)傳模塊傳輸?shù)降孛嬲旧线M行直觀顯示，探測的結(jié)果為從投放高度到地面范圍內(nèi)隨 海拔高度變化的風向以及風速在經(jīng)向和煒向的速度分量;同時地面站能夠監(jiān)測風場探測儀 的3維位置信息和實時風場信息。
【文檔編號】G01W1/08GK105954820SQ201610369426
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】孫青林, 羅淑貞, 檀盼龍, 陶金, 蔣玉新, 陳賽, 鄔婉楠, 孫昊
【申請人】南開大學