[发明专利]一种无人机实时飞行风向监测装置、监测系统及监测方法

权利要求书

1.一种无人机实时飞行风向监测装置，其特征在于，该无人机实时飞行风向监测装置安装在无人机机体的上方，包括安装支架、设置在安装支架上方的球型笼以及设置在球型笼内的飞行风向标；

其中，所述安装支架包括位于下部的机体安装座、位于中部的支撑杆以及位于上部的万向球外壳和设置在万向球壳内的万向球球珠；所述飞行风向标包括头部、设置在头部上的红外发射器、尾翼、水平杆以及竖向连接杆，其中，所述水平杆设置在头部和尾翼之间，所述竖向连接杆的一端与水平杆垂直连接，另一端与所述万向球球珠连接；所述球型笼笼体的内壁上设置有多个与所述红外发射器配合的红外接收器，所述红外发射器和多个红外接收器分别与无人机的数据存储模块连接。

2.根据权利要求1所述的无人机实时飞行风向监测装置，其特征在于，所述尾翼由用于监测平面二维风向的竖直板和用于监测高度方向上的空间第三维风向的水平板构成，所述竖直板与水平板垂直。

3.根据权利要求2所述的无人机实时飞行风向监测装置，其特征在于，所述球型笼由多个经线圆框构成，多个经线圆框的顶端交接在一起，多个经线圆框的底端汇聚固定在支撑杆上，所述多个红外接收器沿着经线圆框的圆周方向均匀地分布在经线圆框的内壁上。

4.根据权利要求2所述的无人机实时飞行风向监测装置，其特征在于，所述球型笼由一个经线圆框和设置在经线圆框上的多个纬线圆框构成，其中，所述经线圆框的底端固定在支撑杆上，所述多个红外接收器均匀地分布在纬线圆框的内壁上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的无人机实时飞行风向监测装置，其特征在于，所述支撑杆由伸缩杆构成，该伸缩杆上设有用于对伸缩杆进行紧固的螺纹孔和定位螺钉。

6.根据权利要求5所述的无人机实时飞行风向监测装置，其特征在于，所述竖向连接杆由圆台棒构成，该圆台棒上直径较大的一端与所述万向球球珠连接，圆台棒上直径较小的一端与所述水平杆连接。

7.一种包含权利要求1-6任一项所述的无人机实时飞行风向监测装置的无人机实时飞行风向监测系统，其特征在于，该飞行风向监测系统还包括设置在无人机上的机上监测系统和地面监测系统，其中，所述机上监测系统包括用于对无人机的当前的飞行状态进行实时监测的监测模块、用于对监测数据进行存储的数据存储模块以及机上通信模块，其中，所述监测模块包括飞行风向监测单元，该飞行风向监测单元由所述无人机实时飞行风向监测装置构成；所述地面监测系统包括用于与无人机之间进行通信的地面通信模块和用于将从无人机上接收到的飞行风向监测信息进行处理的信息处理模块。

8.根据权利要求7所述的无人机实时飞行风向监测系统，其特征在于，所述监测模块还包括用于获取无人机空间位置信息的空间位置监测单元，该空间位置监测单元与所述数据存储模块连接。

9.根据权利要求8所述的无人机实时飞行风向监测系统，其特征在于，所述监测模块还包括用于对无人机的空间姿态进行监测的空间姿态监测单元，该空间姿态监测单元与所述数据存储模块连接。

10.一种根据权利要求7-9任一项所述的无人机实时飞行风向监测系统实现的无人机实时飞行风向监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、在地面上首先对无人机实时飞行风向监测装置进行调试，保证其可以正常工作；

b、将无人机实时飞行风向监测装置安装到进行风向测定的无人机上，根据无人机的实际情况调整飞行风向监测装置的安装位置与安装高度；

c、对无人机进行起飞前调试，保证机上监测系统、地面监测系统以及无人机的飞行控制系统三方通信正常，数据链接收处理正常；

d、无人机起飞，远程控制无人机实时飞行风向监测装置开始工作；

e、飞行风向标开始迎风在球型笼内转动，飞行风向标上的红外发射器发射出的红外射线会使风向标箭头所指方向范围内部分红外接收器接收端感应发光，红外发射器与红外接收器的位置距离信息及红外线发光强弱信息被实时保存在数据存储模块中；

f、无人机的机上通信模块将数据存储模块中的风向数据实时回传至地面监测系统中的信息处理模块；

g、信息处理模块对数据进行处理分析，得到相对于无人机机体的实时飞行风向；

h、空间位置监测单元及空间姿态监测单元实时回传无人机的精准飞行航向参数信息及机体姿态信息至地面监测系统中的信息处理模块；

i、信息处理模块结合步骤g得到的相对于无人机机体的实时飞行风向对飞行航向参数及姿态信息进行再次分析处理，得到相对于地面的实时飞行风向，并绘制出无人机空间飞行风向变化分布图；

j、将得到的无人机空间飞行风向变化分布图传输导入至无人机的飞行控制系统，辅助无人机飞行，为无人机飞行组织开展推荐最佳时机和最佳飞行方式，进而保证最佳的能源载荷匹配与飞行精准度。