[發明專利]一種基于浮空平臺的風速風向測量方法及裝置

在審

• 申請號: 201910070986.2
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109781138A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 張慧君;焦壯;鄭勇斌;吳天澤;姚焱熠
• 申請（專利權）人: 北京電子工程總體研究所
• 主分類號: G01C23/00
• 分類號: G01C23/00;G01P5/00;G01P13/02
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

1.一種基于浮空平臺的風速風向測量方法，其特征在于，包括：

獲取組合導航信息，根據組合導航信息對浮空平臺地速以及姿態轉換矩陣進行計算；

獲取大氣數據測量信息，根據大氣數據測量信息對浮空平臺真空速進行計算；

獲取浮空平臺地速，姿態轉換矩陣以及真空速計算結果，對浮空平臺的風速和風向進行計算，得出浮空平臺的風速風向。

2.根據權利要求1所述的一種基于浮空平臺的風速風向測量方法，其特征在于，所述組合導航信息包括浮空平臺的角運動和線運動信息，根據所述角運動和線運動信息實時解算浮空平臺的姿態角、地速，其中，導航坐標系下的地速為，V_dx為x軸方向的地速，V_dy為y軸方向的地速，V_dz為z軸方向的地速，

所述姿態轉換矩陣為本體坐標系到導航坐標系的姿態轉換矩陣，通過姿態角信息獲得，姿態角信息包括俯仰角θ、偏航角ψ、滾轉角γ，計算姿態轉換矩陣

3.根據權利要求1-2任一所述的一種基于浮空平臺的風速風向測量方法，其特征在于，所述大氣數據測量信息包括相對平臺流動的動壓p_d，靜壓p_s和總溫T_t，，根據動壓p_d，靜壓p_s和總溫T_t實時解算出浮空平臺的真空速由以下公式確定：

式中，Ma為浮空平臺馬赫數，T_s為靜溫，η為感溫器恢復系數，取1。

4.根據權利要求1-3任一所述的一種基于浮空平臺的風速風向測量方法，其特征在于，所述對浮空平臺的風速進行計算包括：

利用組合導航信息計算的地速姿態轉換矩陣大氣數據測量信息計算的真空速計算導航坐標系下的風速其中V_wx為x軸方向的風速，V_wy為y軸方向的風速，V_wz為z軸方向的風速。

5.根據權利要求1-4任一所述的一種基于浮空平臺的風速風向測量方法，其特征在于，所述對浮空平臺風向進行計算包括計算風向角，所述風向角包括風向方位角和風向高低角，風向方位角為風速與北向的夾角，風向高低角為風速與水平面的夾角；

風向方位角為

所述風向高低角為

6.一種基于浮空平臺的風速風向測量裝置，其特征在于，所述裝置包括：

組合導航模塊，獲取組合導航信息，根據組合導航信息對浮空平臺地速以及姿態轉換矩陣進行計算；

大氣數據測量模塊，獲取大氣數據測量信息，根據大氣數據測量信息對浮空平臺真空速進行計算；

風速計算模塊，獲取浮空平臺地速，姿態轉換矩陣以及真空速計算結果，對浮空平臺風速進行計算；

風向計算模塊，獲取浮空平臺地速，姿態轉換矩陣以及真空速計算結果，對浮空平臺風向進行計算。

7.根據權利要求6所述的一種基于浮空平臺的風速風向測量裝置，其特征在于，組合導航模塊包括捷聯慣性測量單元，衛星導航接收機，所述衛星導航接收機獲取浮空平臺位置信息，所述捷聯慣性測量單元用于測量浮空平臺的角運動和線運動，實時解算浮空平臺的姿態角、地速，其中，導航坐標系下的地速為V_dx為x軸方向的地速，V_dy為y軸方向的地速，V_dz為z軸方向的地速，

組合導航模塊還包括姿態轉換矩陣計算單元，所述姿態轉換矩陣為本體坐標系到導航坐標系的姿態轉換矩陣，通過姿態角信息獲得，姿態角信息包括俯仰角θ、偏航角ψ、滾轉角γ，計算姿態轉換矩陣