[发明专利]一种带有运动姿态补偿的风速风向动态测量方法及装置

权利要求书

1.一种带有运动姿态补偿的风速风向动态测量方法，其包括以下步骤：

1)相对设置两对测量风速和风向的超声发射/接收传感器，且超声发射/接收传感器在同一平面的同一周向上，并设其中一对超声发射/接收传感器连成的直线为X轴，另一对超声发射/接收传感器连成的直线为Y轴；

2)通过相对设置的超声发射/接收传感器之间互为发送超声波的发送和接收端，得到在顺风、逆风的条件下超声波的传播时间差，计算出风速V_w；

3)风向与X轴的夹角为β，将任意方向的风速V_w分解为X方向分量V_wx和Y方向分量，且则带有姿态补偿的风速：

V_wx＝V_wcosβ

V_wy＝V_wsinβ

带有姿态补偿的风向为：

β=arccos(VwxVw).]]>

2.如权利要求1所述的一种带有运动姿态补偿的风速风向动态测量方法，其特征在于：步骤2)中通过以下方法得到风速V_w：

①当相对设置的两个超声发射/接收传感器之间通过反射板进行超声波传输时：

设相对设置的两个超声发射/接收传感器的发射方向和接收方向与超声发射/接收传感器安装平面的夹角均为θ，载体倾斜的倾角为α，风向与超声发射/接收传感器发射波束的方向夹角为θ₁，风向与反射波束的夹角为θ₂，且θ₁＝θ+α，θ₂＝θ-α；

设超声波顺风从一个超声发射/接收传感器到相对设置的另一个超声发射/接收传感器的传播时间t₁₂，逆风传播时间t₂₁，风速为V_w，超声波传播速度为V_s时，可得顺风超声波的传播时间逆风超声波的传播时间其中S₁是正向发射超声波的传播路径长度，S₂是反向发射超声波的传播路径长度，顺风和逆风超声波的传播时间差：

t21-t12=2S1Vwcosθ1Vs2-Vw2cos2θ1+2S2Vwcosθ2Vs2-Vw2cos2θ2]]>

由于S₁＝S₂＝S，S是相对设置的两个超声发射/接收传感器之间的超声波传播路径长度，且V_s＞＞V_w，则顺风和逆风超声波的传播时间差：

t21-t12=2SVw(cosθ1+cosθ2)Vs2]]>

风速Vw=Vs2(t21-t12)2S(cosθ1+cosθ2)=Vs2(t21-t12)2S(cos(θ+α)+cos(θ-α));]]>

②当相对设置的两个超声发射/接收传感器之间直接进行超声波传输时：风速Vw=Vs2(t21-t12)4Scos(α).]]>