[发明专利]一种翼伞空降情境下自适应风速风向检测系统和方法

说明书

本发明公开了一种翼伞空降情境下自适应风速风向检测系统和方法，所述系统包括伞兵头盔、超声波风速仪、可旋转式穿戴平台、GPS天线和信息处理模块。所述方法的步骤：利用超声波风速仪和可旋转式穿戴平台进行零点在线校准；对超声波风速仪进行主风向校准；将风速瞬变现象看作是湍流风的作用，根据GPS天线采集的GPS信息解算出湍流风场信息。本发明提高了风速风向检测的精度。

技术领域

本发明属于翼伞空降领域，特别涉及了一种风速风向检测系统和方法。

背景技术

在翼伞空降情境下，风速和风向对其飞行状态影响较大，因此准确获知翼伞空投着陆区域风速、风向就显得尤为重要。使用超声波风速仪对风速风向进行测量时，风速仪容易受到零点漂移、水雾冰、主风向和量程有效范围以及湍流风的影响，难以采集精准的风场数据。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明提出了一种翼伞空降情境下自适应风速风向检测系统和方法。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种翼伞空降情境下自适应风速风向检测系统，包括伞兵头盔、超声波风速仪、可旋转式穿戴平台、GPS天线和信息处理模块，所述超声波风速仪、可旋转式穿戴平台、GPS天线分别通过串口与信息处理模块连接，所述超声波风速仪通过可旋转式穿戴平台安装在伞兵头盔上，所述超声波风速仪包括第一组换能器探头和第二组换能器探头，所述第一组换能器探头包括组成第一维测量通道的第一发射换能器和第一接收换能器，所述第二组换能器探头包括组成第二维测量通道的第二发射换能器和第二接收换能器，所述第一维测量通道与第二维测量通道相互垂直。

进一步地，所述伞兵头盔的额部设有安装所述GPS天线的凹槽，所述GPS天线为方形天线，方形天线的四角通过螺丝固定在凹槽内。

进一步地，所述信息处理模块安装在伞兵头盔的尾部，信息处理模块内置微型电池，信息处理模块的外壳上设有操控按钮，用于实现系统的启闭，信息处理模块配有SD卡槽，SD卡槽内设有SD卡，通过SD卡存储信息处理模块的数据。

一种翼伞空降情境下自适应风速风向检测方法，包括以下步骤：

(1)利用超声波风速仪和可旋转式穿戴平台进行零点在线校准；

(2)对超声波风速仪进行主风向校准；

(3)将风速瞬变现象看作是湍流风的作用，根据GPS天线采集的GPS信息解算出湍流风场信息。

进一步地，步骤(1)的具体过程如下：

(1a)分别测量得到第一维测量通道和第二维测量通道内的风速值V₀₁与V₀₂，并将V₀₁与V₀₂通过矢量相加的方式计算得到当前周围环境的风速值V₀₀；

(1b)通过转动可旋转式穿戴平台调整第一维测量通道和第二维测量通道中的某一维测量通道的矢量方向，将其调整至与当前风向的矢量方向相平行，从而第一次分别测量并储存与当前风向矢量方向相垂直的测量通道的风速值V₁₁、与当前风向矢量方向相平行的测量通道内的风速值V₁₂；

(1c)第二次转动可旋转式穿戴平台，将与当前风向矢量方向相垂直的测量通道调整至矢量方向与当前风向的矢量方向平行，从而第二次测量并储存与当前风向矢量方向相垂直的测量通道的风速值V₂₁、与当前风向矢量方向相平行的测量通道的风速值V₂₂；第三次转动可旋转式穿戴平台，使得第一维测量通道和第二维测量通道回复到最初的矢量方向；