[发明专利]一种适用于大区域复杂环境中风场高效监测的方法及系统

权利要求书

1.一种适用于大区域复杂环境中风场高效监测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在飞行过程中采集三维风场的风向风速廓线数据；

S2：将所述风向风速廓线数据进行格点化处理后，利用三维空间的地统计学方法对所述风向风速廓线数据进行空间插值，以获取空间区域化的三维风速风向空间分布；

S3：将区域化的所述三维风速风向空间分布进行可视化表达；

S4：多次重复步骤S1～步骤S3以实时更新步骤S2中空间插值和步骤S3中可视化表达的结果。

2.如权利要求1所述的一种适用于大区域复杂环境中风场高效监测的方法，步骤S2中，利用三维空间的地统计学方法对所述风向风速廓线数据进行空间插值，以获取空间区域化的三维风速风向空间分布，具体包括如下步骤：所述风向风速廓线数据根据不同高度层划分为平面风速风向数据，按照固定空间网格大小进行格点化，从而将密集的风速风向廓线数据，处理为不同空间位置的风速风向样点数据，再使用三维地统计学的方法，空间插值获取区域整个空间的网格化风速风向结果，进而形成三维风场空间。

3.如权利要求1所述的一种适用于大区域复杂环境中风场高效监测的方法，其特征在于，步骤S1中还包括预设飞行路径，根据所述飞行路径采集所述风向风速廓线数据；其中预设所述飞行路径具体包括如下步骤：

S1-1：获取采集区域的中心点和目标点的坐标；

S1-2：根据所述中心点确认重点地面区域，所述重点地面区域包括所述目标点；

S1-3：按照“十”字形路径经过所述重点地面区域采集，其中以所述目标点作为“十”字形的交叉点；

S1-4：以所述目标点为圆心，且所述目标点至所述重点地面区域边界的1/2为半径大小环绕飞行一圈；

S1-5：以所述重点地面区域的边界上的任意一点为起点，按照“8”字形路径直线经过所述重点地面区域，其中所述目标点为“8”字形的交叉点；

S1-6：根据预设飞行次数多次重复步骤S1-5。

4.如权利要求3所述的一种适用于大区域复杂环境中风场高效监测的方法，其特征在于，步骤S1-5中具体包括如下步骤：判断每次飞行时间是否大于预设时间，其中所述预设时间根据所述重点地面区域的范围设置，当大于所述预设时间时调整“8”字形的交叉角度。

5.如权利要求4所述的一种适用于大区域复杂环境中风场高效监测的方法，其特征在于，所述重点地面区域的范围根据地形、地貌、植被覆盖率、天气因素、火点位置和火情严重程度中的任意一项或多项设置。

6.如权利要求1或4所述的一种适用于大区域复杂环境中风场高效监测的方法，其特征在于，步骤S1-5中“8”字形的交叉角度为45度～90度。

7.如权利要求1或4所述的一种适用于大区域复杂环境中风场高效监测的方法，其特征在于，步骤S1-5中的“8”字形飞行时间在10min以内。

8.如权利要求3所述的一种适用于大区域复杂环境中风场高效监测的方法，其特征在于，步骤S1中还包括获取所述重点地面区域的地面高度，根据所述地面高度计算平均地面高度，实际飞行高度在所述平均地面高度的500～800米。

9.如权利要求3所述的一种适用于大区域复杂环境中风场高效监测的方法，其特征在于，实际飞行高度在所述目标点以上的300～1500米。

10.一种适用于大区域复杂环境中风场高效监测的系统，其特征在于，包括机载平台、激光雷达模块、数据传输系统和数据处理模块；

无人机通过搭载所述激光雷达模块在飞行过程中采集三维风场的风向风速廓线数据，所述机载平台用于控制所述激光雷达模块并采集所述激光雷达模块的姿态信息和监测数据，通过所述数据传输将所述监测数据传输到地面的所述数据处理模块；

所述数据处理模块用于将所述风向风速廓线数据进行格点化处理后，利用三维空间的地统计学方法对所述风向风速廓线数据进行空间插值，以获取空间区域化的三维风速风向空间分布；

所述数据处理模块还用于将区域化的所述三维风速风向空间分布进行可视化表达；

并且所述数据处理模块多次重复步骤S1～步骤S3以实时更新步骤S2中空间插值和步骤S3中可视化表达的结果。