[發明專利]一種無人機實時飛行風向監測裝置、監測系統及監測方法

有效

• 申請號: 201810358981.5
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108519497B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 李繼宇;姚偉祥;蘭玉彬;李一凡;展義龍
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G01P13/02
• 分類號: G01P13/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅偉富

1.一種無人機實時飛行風向監測裝置，其特征在于，該無人機實時飛行風向監測裝置安裝在無人機機體的上方，包括安裝支架、設置在安裝支架上方的球型籠以及設置在球型籠內的飛行風向標；

其中，所述安裝支架包括位于下部的機體安裝座、位于中部的支撐桿以及位于上部的萬向球外殼和設置在萬向球殼內的萬向球球珠；所述飛行風向標包括頭部、設置在頭部上的紅外發射器、尾翼、水平桿以及豎向連接桿，其中，所述水平桿設置在頭部和尾翼之間，所述豎向連接桿的一端與水平桿垂直連接，另一端與所述萬向球球珠連接；所述球型籠籠體的內壁上設置有多個與所述紅外發射器配合的紅外接收器，所述紅外發射器和多個紅外接收器分別與無人機的數據存儲模塊連接。

2.根據權利要求1所述的無人機實時飛行風向監測裝置，其特征在于，所述尾翼由用于監測平面二維風向的豎直板和用于監測高度方向上的空間第三維風向的水平板構成，所述豎直板與水平板垂直。

3.根據權利要求2所述的無人機實時飛行風向監測裝置，其特征在于，所述球型籠由多個經線圓框構成，多個經線圓框的頂端交接在一起，多個經線圓框的底端匯聚固定在支撐桿上，所述多個紅外接收器沿著經線圓框的圓周方向均勻地分布在經線圓框的內壁上。

4.根據權利要求2所述的無人機實時飛行風向監測裝置，其特征在于，所述球型籠由一個經線圓框和設置在經線圓框上的多個緯線圓框構成，其中，所述經線圓框的底端固定在支撐桿上，所述多個紅外接收器均勻地分布在緯線圓框的內壁上。

5.根據權利要求1-4任一項所述的無人機實時飛行風向監測裝置，其特征在于，所述支撐桿由伸縮桿構成，該伸縮桿上設有用于對伸縮桿進行緊固的螺紋孔和定位螺釘。

6.根據權利要求5所述的無人機實時飛行風向監測裝置，其特征在于，所述豎向連接桿由圓臺棒構成，該圓臺棒上直徑較大的一端與所述萬向球球珠連接，圓臺棒上直徑較小的一端與所述水平桿連接。

7.一種包含權利要求1-6任一項所述的無人機實時飛行風向監測裝置的無人機實時飛行風向監測系統，其特征在于，該飛行風向監測系統還包括設置在無人機上的機上監測系統和地面監測系統，其中，所述機上監測系統包括用于對無人機的當前的飛行狀態進行實時監測的監測模塊、用于對監測數據進行存儲的數據存儲模塊以及機上通信模塊，其中，所述監測模塊包括飛行風向監測單元，該飛行風向監測單元由所述無人機實時飛行風向監測裝置構成；所述地面監測系統包括用于與無人機之間進行通信的地面通信模塊和用于將從無人機上接收到的飛行風向監測信息進行處理的信息處理模塊。

8.根據權利要求7所述的無人機實時飛行風向監測系統，其特征在于，所述監測模塊還包括用于獲取無人機空間位置信息的空間位置監測單元，該空間位置監測單元與所述數據存儲模塊連接。

9.根據權利要求8所述的無人機實時飛行風向監測系統，其特征在于，所述監測模塊還包括用于對無人機的空間姿態進行監測的空間姿態監測單元，該空間姿態監測單元與所述數據存儲模塊連接。

10.一種根據權利要求7-9任一項所述的無人機實時飛行風向監測系統實現的無人機實時飛行風向監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、在地面上首先對無人機實時飛行風向監測裝置進行調試，保證其可以正常工作；

b、將無人機實時飛行風向監測裝置安裝到進行風向測定的無人機上，根據無人機的實際情況調整飛行風向監測裝置的安裝位置與安裝高度；

c、對無人機進行起飛前調試，保證機上監測系統、地面監測系統以及無人機的飛行控制系統三方通信正常，數據鏈接收處理正常；

d、無人機起飛，遠程控制無人機實時飛行風向監測裝置開始工作；

e、飛行風向標開始迎風在球型籠內轉動，飛行風向標上的紅外發射器發射出的紅外射線會使風向標箭頭所指方向范圍內部分紅外接收器接收端感應發光，紅外發射器與紅外接收器的位置距離信息及紅外線發光強弱信息被實時保存在數據存儲模塊中；

f、無人機的機上通信模塊將數據存儲模塊中的風向數據實時回傳至地面監測系統中的信息處理模塊；

g、信息處理模塊對數據進行處理分析，得到相對于無人機機體的實時飛行風向；

h、空間位置監測單元及空間姿態監測單元實時回傳無人機的精準飛行航向參數信息及機體姿態信息至地面監測系統中的信息處理模塊；

i、信息處理模塊結合步驟g得到的相對于無人機機體的實時飛行風向對飛行航向參數及姿態信息進行再次分析處理，得到相對于地面的實時飛行風向，并繪制出無人機空間飛行風向變化分布圖；

j、將得到的無人機空間飛行風向變化分布圖傳輸導入至無人機的飛行控制系統，輔助無人機飛行，為無人機飛行組織開展推薦最佳時機和最佳飛行方式，進而保證最佳的能源載荷匹配與飛行精準度。