[发明专利]一种临近空间的风向及风速大小的获取方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及临近空间浮空器的技术领域，尤其是一种临近空间的风向及风速大小的获取方法及装置。

背景技术

在临近空间浮空器的飞行过程中，知道水平向的风向风速对提高飞艇的稳定性和操纵性有非常大的帮助，但现有的用于支撑临近空间飞艇的测量的技术手段并不多，申请号为CN201010102257.X的专利文件提供了一种高空驻空飞行器的实时测量方法与装置，该专利文件提供的装置由无刷电机驱动，包括以恒定角速率转动的刚性旋杆，刚性旋杆的两端装有测压探头，测压探头连接在一个压差传感器上，当风吹向刚性旋杆时，两测压探头的压差为一周期的余弦信号，通过该信号的相位以及与风速存在的数值关系，推断出平流层以上的高度风向角和风速大小的信息。该装置结构复杂，且不好维护，并且反应信号与风速之间的数值关系的公式计算复杂。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的一个方面，提供一种临近空间的风向及风速大小的获取方法，包括以下步骤：

在临近空间的水平面放置烟源；有风时，发烟源产生烟雾；风带动烟雾形成发烟轨迹；通过摄像机对烟雾轨迹进行实时拍摄，发烟轨迹的延伸方向即为当时临近空间的风向；发烟轨迹的长度反映临近空间的即时风速的大小，拍摄的发烟轨迹越长，临近空间的风速越大，拍摄的发烟轨迹越短，临近空间的风速越小。

其中，在放置烟源之前，先将底板放置在水平面上，再将烟源放置在底板上。

其中，摄像机拍摄发烟轨迹后，将拍摄的图片实时传输到数据处理中心，数据中心将实时拍摄的图片转化为数字信号，传递给远程接收端。

其中，临近空间的环境为：驻留高度为20km，驻留风速最大为20m/s，且临近空间的气流沿水平方向运动，对流微弱或无对流。

根据本发明的另一个方面，提供一种风向及风速大小的获取方法所采用的获取装置，获取装置包括发烟源、摄像机，摄像机位于发烟源的上方，发烟源位于摄像机的视角范围的中心部分。

其中，获取装置还包括带色底板，带色底板位于所述临近空间的平面上，发烟源位于平面上带色底板的中心部分，摄像机的视角范围覆盖带色底板。

其中，获取装置还包括数据处理中心，数据处理中心的输入端与摄像机信号连接，数据处理中心的输出端与远程接收端信号连接。

其中，带色底板的颜色与所述发烟源产生的烟雾颜色之间的总色差至少为10NBS。

本发明的优点在于：

本发明能够对临近空间环境内的风向和风速大小进行实时判断，使空间浮空器在飞行过程中对环境进行预判，保证空间浮空器的稳定性和操控性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明实施方式的临近空间的风向及风速大小的获取装置的发烟源所在的平面图；

图2示出了根据本发明实施方式的临近空间的风向及风速大小的获取装置的发烟源产生的发烟轨迹图；

图3示出了根据本发明实施方式的临近空间的风向及风速大小的获取装置的立体图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的实施方式，提出一种临近空间的风向及风速大小的方法，具体为，如图1所示，在临近空间的水平面放置烟源，有风时，发烟源产生烟雾，风带动烟雾形成发烟轨迹400，与底板200形成明显对比，通过摄像机对烟雾轨迹400进行实时拍摄，具体如图2所示，发烟轨迹400的延伸方向即为当时临近空间的风向，发烟轨迹400的长度反应临近空间的即时风速的大小，拍摄的发烟轨迹400越长，临近空间的风速越大，拍摄的发烟轨迹越短，临近空间的风速越小。

为使烟雾轨迹在摄像机内的成像更加清晰，在放置烟源之前，还可将带色底板放置在水平面上，再将烟源放置在带色底板上。带色底板的颜色与烟雾轨迹的颜色形成对比，摄像机拍摄出呈现以底板作为对比的烟雾轨迹，根据烟雾轨迹判断实时的风向和风速的大小。