[發明專利]同步雙成像云底風速測量方法

有效

• 申請號: 200910301973.8
• 申請日: 2009-04-29
• 公開（公告）號: CN101545918A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 馬舒慶
• 申請（專利權）人: 中國氣象局氣象探測中心
• 主分類號: G01P5/18
• 分類號: G01P5/18;G01P13/02;G01C11/34;G01C11/08
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所
• 代理人: 朱麗巖;唐曉麗

技術領域

本發明涉及一種風速的測量方法，特別是一種云底風速的測量方法。

背景技術

云底風速的測量對于航空航天領域具有重要意義，云底風速對于飛機的安全飛行有著直 接影響。傳統的風速測量設備有機械式風速儀、熱敏式風速儀、超聲波風速儀等。高空的風 向和風速常采用氣象氣球來測量，在氣球下面懸掛無線電訊號回答器，再用地面雷達快算出氣 球所在高度上的風向和風速。但以上地面及高空風速測量設備均難于用于云底風速的測量。

發明內容

本發明提供一種同步雙成像云底風速測量方法，要解決云底風速難于測量問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

這種同步雙成像云底風速測量方法，其特征在于測量步驟如下：

步驟1：將兩圖像采集器相隔一距離設置，使兩圖像采集器能拍攝到云的同一區域，并 得到圖像采集器1的焦點B與圖像采集器2的焦點C之連線為基線BC，兩圖像采集器鏡頭垂直對 天，圖像采集器的成像平面長軸或短軸與基線平行；

步驟2：圖像采集器1和圖像采集器2同時拍攝云的同一個區域，分別得到照片P1和照片 P2；

步驟3：假設在圖像采集器1和圖像采集器2共同拍攝區的云底有一A點，在照片P1和照片 P2中分別找到A點在圖像采集器1和圖像采集器2所在焦平面的垂直投影點D，分別測量D點和 B點連線與基線BC的夾角∠DBC，以及D點和C點連線與基線BC的夾角∠DCB；

步驟4：A與圖像采集器1焦點B和圖像采集器2焦點C構成了三角形ABC，A的垂直投影點D 與B點和C點之間構成了三角形DBC，測得兩圖像采集器之間的距離BC，并從圖像采集器1和圖 像采集器2的照片上測出∠DBC和∠DCB，通過幾何公式計算出BD和CD；

步驟5：以B點為坐標原點，計算出A點分別在X軸、Y軸的橫向及縱向坐標，

X＝BD×sin(DBC)，

Y＝BD×COS(DBC)；

步驟6：在間隔時間t后，再按上述步驟1～5中的方法得到云中D點的水平及豎直坐標X1 ，Y1；

步驟7：按如下公式計算出風速及風向值：

風速：V＝((X-X1)²+(Y-Y1)²)^0.5/t

風向：D＝arctg((X-X1)/(Y-Y1))。

上述云圖像采集器可以是可見光圖像采集器或是紅外成像裝置。

上述可見光圖像采集器可為相機或攝像機。

上述步驟4中可通過如下幾何公式計算出BD和CD，

BD×COS(DBC)+DC×COS(DCB)＝BC；

BD×sin(DBC)＝DC×sin(DCB)。

本發明的有益效果如下：

本發明的同步雙成像云底風速測量方法是采用兩個相機相隔一定距離(基線)，可相隔 大于200米。同時拍攝同一云，得到同一時刻兩張照片P1和P2，在兩張照片上找到云的一個 特征點A在兩張照片上的像點A1和A2，分別在P1、P2上測量照片中心(相機光軸)到A1和A2 的距離以及與基線的夾角，通過立體三角的原理計算A地面垂直投影D的X、Y坐標。在間隔時 間t后，再按上述方法得到云中A點地面垂直投影D的X1、Y1坐標。通過計算公式可得云底風 速和風向。本方法的測量步驟較為簡單，且測量結果準確。以較低的成本解決了云底風速的 測量問題，可廣泛應用于航空、航天、氣象等領域。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是實施例一步驟1和步驟2的示意圖。

圖2是實施例一步驟3～5的示意圖。

附圖標記：1-圖像采集器1、2-圖像采集器2、3-云底、4-成像平面、

A：云底一點、B：圖像采集器1焦點、C：圖像采集器2焦點、D：A點在圖像采集器1和圖 像采集器2所在焦平面的垂直投影點、E：D點與X軸垂直線交點。

圖1中：W為：圖像采集器1和圖像采集器2共同成像范圍。

圖2中：X、Y、Z為坐標軸。

具體實施方式

實施例一：