[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于浮空平臺(tái)的風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910070986.2
• 申請(qǐng)日: 2019-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109781138A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張慧君;焦壯;鄭勇斌;吳天澤;姚焱熠
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京電子工程總體研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01C23/00
• 分類(lèi)號(hào): G01C23/00;G01P5/00;G01P13/02
• 代理公司: 北京正理專(zhuān)利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

本發(fā)明涉及風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種基于浮空平臺(tái)的風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量方法及裝置，所述方法包括：獲取組合導(dǎo)航信息，根據(jù)組合導(dǎo)航信息對(duì)浮空平臺(tái)地速以及姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣進(jìn)行計(jì)算；獲取大氣數(shù)據(jù)測(cè)量信息，根據(jù)大氣數(shù)據(jù)測(cè)量信息對(duì)浮空平臺(tái)真空速進(jìn)行計(jì)算；獲取浮空平臺(tái)地速，姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣以及真空速計(jì)算結(jié)果，對(duì)浮空平臺(tái)的風(fēng)速和風(fēng)向進(jìn)行計(jì)算，得出浮空平臺(tái)的風(fēng)速風(fēng)向。本發(fā)明所記載的技術(shù)方案使用方便靈活，解決了通常測(cè)風(fēng)方法不適合大區(qū)域連續(xù)實(shí)時(shí)風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量的問(wèn)題，提高了浮空平臺(tái)的抗風(fēng)性能，實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)的穩(wěn)定控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及浮空平臺(tái)的風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種基于浮空平臺(tái)的風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量方法及裝置。

背景技術(shù)

某浮空平臺(tái)飛行速度低，易受到風(fēng)干擾的影響。當(dāng)風(fēng)干擾引起空速降低時(shí)，浮空平臺(tái)升力急劇下降，同時(shí)阻力增加，產(chǎn)生失速現(xiàn)象。為了提高平臺(tái)的抗風(fēng)性能，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制，需要對(duì)風(fēng)速和風(fēng)向進(jìn)行測(cè)量。目前測(cè)風(fēng)的方法主要有氣球測(cè)風(fēng)、風(fēng)廓線儀和探空火箭。

氣球測(cè)風(fēng)是將無(wú)線探空儀放置在氣球上，利用光學(xué)經(jīng)緯儀、無(wú)線電經(jīng)緯儀、測(cè)風(fēng)雷達(dá)、導(dǎo)航系統(tǒng)等設(shè)備跟蹤空中飄升的氣球，并接收探空儀發(fā)回的信號(hào)，從而得到不同高度的風(fēng)速。氣球測(cè)風(fēng)法技術(shù)成熟，精度取決于測(cè)量設(shè)備，是目前工程中最常用的方法，其存在的不足是一次只能探測(cè)其釋放點(diǎn)附近的風(fēng)剖面，且為水平風(fēng)速和風(fēng)向，同時(shí)易受到大氣擾動(dòng)、慣性等影響。風(fēng)廓線儀是利用遙感技術(shù)測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向，測(cè)量精度較高，但該體積龐大，只適合測(cè)量固定區(qū)域垂直剖面的水平風(fēng)速和風(fēng)向。探空火箭可將探空高度延伸到幾十公里，但其測(cè)量成本較高，一般用于特別重要的測(cè)量需要。以上這些方法都不適合大區(qū)域連續(xù)實(shí)時(shí)風(fēng)速風(fēng)向的測(cè)量。

有鑒于此，提出一種新的基于浮空平臺(tái)的風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量方法及裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量方法及裝置，解決通常測(cè)風(fēng)方法不適合大區(qū)域連續(xù)實(shí)時(shí)風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量的問(wèn)題，以滿足浮空平臺(tái)的測(cè)風(fēng)需求。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種基于浮空平臺(tái)的風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量方法，包括：

獲取組合導(dǎo)航信息，根據(jù)組合導(dǎo)航信息對(duì)浮空平臺(tái)地速以及姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣進(jìn)行計(jì)算；

獲取大氣數(shù)據(jù)測(cè)量信息，根據(jù)大氣數(shù)據(jù)測(cè)量信息對(duì)浮空平臺(tái)真空速進(jìn)行計(jì)算；

獲取浮空平臺(tái)地速，姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣以及真空速計(jì)算結(jié)果，對(duì)浮空平臺(tái)的風(fēng)速和風(fēng)向進(jìn)行計(jì)算，得出浮空平臺(tái)的風(fēng)速風(fēng)向。

進(jìn)一步地，所述組合導(dǎo)航信息包括浮空平臺(tái)的角運(yùn)動(dòng)和線運(yùn)動(dòng)信息，根據(jù)所述角運(yùn)動(dòng)和線運(yùn)動(dòng)信息實(shí)時(shí)解算浮空平臺(tái)的姿態(tài)角、地速，其中，導(dǎo)航坐標(biāo)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(tài)轉(zhuǎn)換矩陣為本體坐標(biāo)系到導(dǎo)航坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣，通過(guò)姿態(tài)角信息獲得，姿態(tài)角信息包括俯仰角偏航角ψ、滾轉(zhuǎn)角γ，計(jì)算姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣

進(jìn)一步地，所述大氣數(shù)據(jù)測(cè)量信息包括相對(duì)平臺(tái)流動(dòng)的動(dòng)壓p_d，靜壓p_s和總溫T_t，根據(jù)動(dòng)壓p_d，靜壓p_s和總溫T_t實(shí)時(shí)解算出浮空平臺(tái)的真空速由以下公式確定：

式中，Ma為浮空平臺(tái)馬赫數(shù)，T_s為靜溫，η為感溫器恢復(fù)系數(shù)，取1。

進(jìn)一步地，所述對(duì)浮空平臺(tái)的風(fēng)速進(jìn)行計(jì)算包括：