[發(fā)明專利]基于無人機(jī)技術(shù)的風(fēng)速風(fēng)向儀現(xiàn)場標(biāo)定系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108490218A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 敬海泉;何旭輝;周宇;秦成文
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué);高速鐵路建造技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室;中國鐵路南昌局集團(tuán)有限公司;中國鐵路廣州局集團(tuán)有限公司
• 主分類號: G01P21/00
• 分類號: G01P21/00;G01P21/02
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務(wù)所(普通合伙) 43214
• 代理人: 鄭雋;吳婷

1.基于無人機(jī)技術(shù)的風(fēng)速風(fēng)向儀現(xiàn)場標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，包括：

待標(biāo)定風(fēng)速風(fēng)向儀，其正上方或正下方安裝第一定位器，所述待標(biāo)定風(fēng)速風(fēng)向儀設(shè)有信號輸出端；

無人機(jī)，其正下方安裝第二定位器，第二定位器的底部連接至出風(fēng)口朝向待標(biāo)定風(fēng)速風(fēng)向儀的微型直流風(fēng)洞；

采集卡，其與信號輸出端連接，用于記錄待標(biāo)定風(fēng)速風(fēng)向儀的電信號并傳送給筆記本電腦進(jìn)行存儲分析和顯示；以及

控制系統(tǒng)，分別與第一定位器、第二定位器、無人機(jī)和微型直流風(fēng)洞無線通信，用于接收第一定位器、第二定位器的位置坐標(biāo)，向無人機(jī)發(fā)送飛行指令，并控制微型直流風(fēng)洞的出風(fēng)風(fēng)速和風(fēng)向。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述微型直流風(fēng)洞的出風(fēng)口形狀為矩形、橢圓形、圓形或多邊形中的任一種。

3.權(quán)利要求1或2所述系統(tǒng)對應(yīng)的基于無人機(jī)技術(shù)的風(fēng)速風(fēng)向儀現(xiàn)場標(biāo)定方法，其特征在于，具體步驟如下：

(1)控制系統(tǒng)接收第一定位器的位置坐標(biāo)，計算無人機(jī)的飛行距離及方向，向無人機(jī)發(fā)送相應(yīng)的飛行指令；

(2)無人機(jī)飛行到達(dá)指定位置，控制系統(tǒng)向微型直流風(fēng)洞發(fā)送標(biāo)定風(fēng)速風(fēng)向的開啟指令；

(3)采集卡記錄待標(biāo)定風(fēng)速風(fēng)向儀的電信號并傳送給筆記本電腦，待信號穩(wěn)定后采集并存儲信號，完成一個工況信號采集，然后進(jìn)入步驟(4)或步驟(5)；

(4)控制系統(tǒng)接收第一定位器的位置坐標(biāo)未變，則控制系統(tǒng)向微型直流風(fēng)洞直接發(fā)送下一個標(biāo)定風(fēng)速風(fēng)向的開啟指令，重復(fù)步驟(3)，直至完成待標(biāo)定風(fēng)速風(fēng)向儀的所有信號數(shù)據(jù)采集；

(5)控制系統(tǒng)接收第一定位器的位置坐標(biāo)發(fā)生變化，則重復(fù)步驟(1)～(3)，控制系統(tǒng)向微型直流風(fēng)洞發(fā)送下一個標(biāo)定風(fēng)速風(fēng)向的開啟指令，直至完成待標(biāo)定風(fēng)速風(fēng)向儀的所有信號數(shù)據(jù)采集；

(6)利用筆記本電腦和數(shù)據(jù)分析軟件分析所采集信號數(shù)據(jù)與標(biāo)定風(fēng)速風(fēng)向值之間的關(guān)系，完成標(biāo)定。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的現(xiàn)場標(biāo)定方法，其特征在于，在進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定之前，在風(fēng)速風(fēng)向儀的正上方或者正下方安裝第一定位器。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的現(xiàn)場標(biāo)定方法，其特征在于，在進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定之前，對微型直流風(fēng)洞出風(fēng)口的風(fēng)速進(jìn)行標(biāo)定和校準(zhǔn)，確定儀器與出風(fēng)口之間的最優(yōu)距離。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的現(xiàn)場標(biāo)定方法，其特征在于，所述標(biāo)定風(fēng)速風(fēng)向的開啟指令包括標(biāo)定風(fēng)速和標(biāo)定風(fēng)向兩部分，風(fēng)速由控制系統(tǒng)直接給定，風(fēng)向由控制系統(tǒng)控制無人機(jī)改變與待標(biāo)定風(fēng)速風(fēng)向儀的相對位置來實(shí)現(xiàn)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的現(xiàn)場標(biāo)定方法，其特征在于，標(biāo)定風(fēng)速根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定；標(biāo)定風(fēng)向根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定，間隔為1～90°之間任意正整數(shù)角度中的一種或者組合。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的現(xiàn)場標(biāo)定方法，其特征在于，步驟(1)的具體方法是：控制系統(tǒng)借助第一定位器接收待標(biāo)定風(fēng)速風(fēng)向儀的位置坐標(biāo)信號，計算出無人機(jī)應(yīng)有的位置和姿態(tài)；同時，控制系統(tǒng)根據(jù)第二定位器接收無人機(jī)的即時位置坐標(biāo)信號，結(jié)合無人機(jī)應(yīng)有的位置坐標(biāo)，計算出無人機(jī)的飛行距離及方向，并將相應(yīng)飛行指令發(fā)送給無人機(jī)，無人機(jī)根據(jù)接收到的指令飛行到指定位置并調(diào)整姿態(tài)。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的現(xiàn)場標(biāo)定方法，其特征在于，步驟(6)采用的分析方法是：對信號數(shù)據(jù)和標(biāo)定風(fēng)速風(fēng)向值進(jìn)行線性擬合。