一种高精度空投测风装置的制作方法

本实用新型涉及航空及气象测量技术领域，具体涉及一种高精度空投测风装置。

背景技术：

大气是人类生存的屏障，科学家们一直没有停止对大气的研究和探索。大气风场的温度和速度是两个重要的气象参数，通过对大气风场的测量，可以有效地为大气行为的研究提出强有力的依据，所以对大气风场的测量具有重要的意义。大气中各种物质或者化学成分的移动和传播过程都是以风为媒介的，所以对大气风场的研究是了解大气中物质变化的重要依据。通过对大气风场的研究和探索测量，可以预报大气变化对气象测量有重要作用。航空航天技术也需要对大气风场进行测量研究之后，才能评估航天器在发射或运行过程中受到大气的影响因素。因此对大气风场的测量对地球的天气预报、灾害预警、航空航天研究等一系列日常或科研问题有重要参考依据。

探空气球和空投信标是大气风场的测量技术的常用测风手段，然而探空气球存测风方式存在测量区域散布大，测量速度慢的问题；空投信标测风方式存在测量精度偏差大的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高精度空投测风装置，用以解决现有测风方法测量速度慢、测量偏差较大的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为一种高精度空投测风装置，使用激光雷达在空投装置下降过程中连续测量风场信息，从而获得该区域准确的风场信息。

优选地，所述高精度空投测风装置包括空投载具本体、激光雷达、卫星定位装置、地磁感应传感器和计算机，其中，

所述激光雷达固定于所述空投载具本体内的前端，而且将所述激光雷达中的光学天线朝向地面设置，所述激光雷达用于获得空投载具本体前端确定距离区域的以空投载具本体为参考的相对风场信息；

所述卫星定位装置设置于所述空投载具本体内，用于获得空投载具本体的实时位置信息；

所述地磁感应传感器设置于所述空投载具本体内，用于测量所述空投载具本体所在区域的地磁信息，以确定空投载具本体的指示方向与大地磁场的夹角信息；

所述计算机固定于所述空投载具本体内，且所述计算机与所述激光雷达、所述卫星定位装置和所述地磁感应传感器信号连接，所述激光雷达、所述卫星定位装置和所述地磁感应传感器将各自获得的以空投载具本体为参考的相对风场信息、实时位置信息和地磁信息传输至所述计算机，所述计算机将所述相对风场信息、实时位置信息和地磁信息融合获得准确的风场信息。

其中，所述激光雷达包括激光器、伺服电机和传动机构，所述激光器通过传动机构与所述伺服电机连接，且所述激光器与所述空投载具本体的轴线的夹角为5-45°，在所述伺服电机的驱动下沿所述空投载具的轴向旋转，所述激光器发射激光波束，所述光学天线将获得的激光波束的回波传输至所述计算机，所述计算机根据多普勒效应计算光学天线对应方向上的径向风速。

其中，所述相对风场信息为根据激光束径向方向上的径向风进行矢量运算获得的风场信息。

其中，所述激光雷达发射的多束激光沿所述空投载具本体的轴向均匀设置，所述激光雷达的多个光学天线沿所述空投载具本体的轴向均匀设置。

其中，所述地磁信息包括空投载具本体的指北信息和倾斜角度信息，其中，所述倾斜角度信息是指所述空投载具本体与大地之间的夹角。

其中，所述高精度空投测风装置还包括无线电台，所述无线电台设置在所述空投载具本体内，且所述无线电台与所述计算机信号连接，所述无线电台用于将所述准确风场信息发送至飞机、地面、水面或卫星。

其中，所述高精度空投测风装置还包括稳定伞，所述稳定伞设置在所述空投载具本体的尾部，在所述空投载具本体下降过程中打开以稳定所述空投载具本体。

其中，所述高精度空投测风装置还包括回收伞，所述回收伞设置在所述空投载具本体内，且设于所述空投载具本体的尾部区域，在所述空投载具本体接近回收地点时打开以安全回收空投测风装置。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型提供的高精度空投测风装置在空投载具本体上设置激光雷达、卫星定位装置、地磁感应传感器和计算机，通过激光雷达、卫星定位装置和地磁感应传感器分别获得空投载具本体所在区域的以空投载具本体为参考相对风场信息、空投载具本体的实时位置信息和空投载具本体的地磁信息，计算机将相对风场信息、实时位置信息和地磁信息融合后获得准确的风场信息，该高精度空投测风装置激光雷达、卫星定位装置和地磁感应传感器同步进行，测量速度快，而且获得的风场信息融合了相对风场信息、实时位置信息和地磁信息，获得的风场信息更准确。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的高精度空投测风装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的高精度空投测风装置中激光雷达的工作原理图。

附图标号：

1-空投载具本体，2-激光雷达，3-卫星定位装置，4-地磁感应传感器，5-计算机，6-无线电台，7-稳定伞，8-回收伞。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

本实施例提供一种高精度空投测风装置。高精度空投测风装置是使用激光雷达在空投装置下降过程中连续测量风场信息，从而获得该区域准确的风场信息。

如图1所示，高精度空投测风装置包括空投载具本体1、激光雷达2、卫星定位装置3、地磁感应传感器4和计算机5；其中，

激光雷达2固定于空投载具本体1内的前端，而且将激光雷达2中的光学天线朝向地面设置，激光雷达2用于获得空投载具本体1的前端确定距离区域的以空投载具本体为参考的相对风场信息。激光束发出之后，光学天线用于测量回波激光信号，根据回波激光信号获得以空投载具本体为参考的相对风场信息，该相对风场信息为空投载具本体前端确定距离的信息。

卫星定位装置3设置于空投载具本体1内，用于获得空投载具本体1的实时位置信息。卫星定位装置3为接收导航卫星的接收机。

地磁感应传感器4设置于空投载具本体1内，用于测量空投载具本体1所在区域的地磁信息，以确定空投载具本体的指示方向与大地磁场的夹角信息。指示方向是指空投载具本体的降落方向。地磁信息包括空投载具本体1的方向和倾角信息，即指北信息和倾斜角度信息，其中，倾斜角度信息是指空投载具本体1的轴线与大地之间的夹角。指北信息是指地磁的北极信息。

计算机5固定于空投载具本体1内，且计算机5与激光雷达2、卫星定位装置3和地磁感应传感器4信号连接，激光雷达2、卫星定位装置3和地磁感应传感器4将各自获得的相对风场信息、实时位置信息和地磁信息传输至计算机5，计算机5将相对风场信息、实时位置信息和地磁信息融合获得准确风场信息。

作为本实施例的一个优选实施例，如图2所示，激光雷达包括激光器、伺服电机和传动机构，激光器通过传动机构与伺服电机连接，且激光器与空投载具本体的轴线的夹角为5-45°，在伺服电机的驱动下沿空投载具的轴向旋转，激光器发射激光波束光学天线将获得的激光波束的回波传输至计算机，计算机根据多普勒效应计算光学天线对应方向上的径向风速。光学天线通过多普勒效应测量激光束径向方向上的径向风。这里所说的径向是指激光束的径向。相对风场信息为根据激光束径向方向上的径向风进行矢量运算获得的风场信息。

本实施例提供的高精度空投测风装置在空投载具本体上设置激光雷达、卫星定位装置、地磁感应传感器和计算机，通过激光雷达、卫星定位装置和地磁感应传感器分别获得空投载具本体所在区域的以空投载具本体为参考的相对风场信息、空投载具本体的实时位置信息和空投载具本体的地磁信息，计算机将相对风场信息、实时位置信息和地磁信息融合后获得准确风场信息，该高精度空投测风装置激光雷达、卫星定位装置和地磁感应传感器同步进行，测量速度快，而且获得的风场信息融合了相对风场信息、实时位置信息和地磁信息，获得的风场信息更准确。

实施例2

本实施例提供一种高精度空投测风装置。如图1所示，高精度空投测风装置包括空投载具本体1、激光雷达2、卫星定位装置3、地磁感应传感器4、计算机5和无线电台6；其中，

激光雷达2固定于空投载具本体1内的前端，而且将激光雷达2中的光学天线朝向地面设置，激光雷达2用于获得空投载具本体1的前端确定距离区域的以空投载具本体为参考的相对风场信息。激光束发出之后，光学天线用于测量回波激光信号，根据回波激光信号获得以空投载具本体为参考的相对风场信息，该相对风场信息为空投载具本体前端确定距离的信息。

卫星定位装置3设置于空投载具本体1内，用于获得空投载具本体1的实时位置信息。卫星定位装置3为接收导航卫星的接收机。

地磁感应传感器4设置于空投载具本体1内，用于测量空投载具本体1所在区域的地磁信息，以确定空投载具本体的指示方向与大地磁场的夹角信息。指示方向是指空投载具本体的降落方向。地磁信息包括空投载具本体1的方向和倾角信息，即指北信息和倾斜角度信息，其中，倾斜角度信息是指空投载具本体1的轴线与大地之间的夹角。指北信息是指地磁的北极信息。

计算机5固定于空投载具本体1内，且计算机5与激光雷达2、卫星定位装置3和地磁感应传感器4信号连接，激光雷达2、卫星定位装置3和地磁感应传感器4将各自获得的相对风场信息、实时位置信息和地磁信息传输至计算机5，计算机5将相对风场信息、实时位置信息和地磁信息融合获得准确风场信息。

无线电台6设置在空投载具本体1内，且无线电台6与计算机5信号连接，无线电台6用于将准确风场信息发送至飞机、地面、卫星或其它目标位置。

作为本实施例的一个优选实施例，如图2所示，激光雷达包括激光器、伺服电机和传动机构，激光器通过传动机构与伺服电机连接，且激光器与空投载具本体的轴线的夹角为5-45°，在伺服电机的驱动下沿空投载具的轴向旋转，激光器发射激光波束光学天线将获得的激光波束的回波传输至计算机，计算机根据多普勒效应计算光学天线对应方向上的径向风速。光学天线通过多普勒效应测量激光束径向方向上的径向风。这里所说的径向是指激光束的径向。相对风场信息为根据激光束径向方向上的径向风进行矢量运算获得的风场信息。本实施例提供的高精度空投测风装置在空投载具本体上设置激光雷达、卫星定位装置、地磁感应传感器和计算机，通过激光雷达、卫星定位装置和地磁感应传感器分别获得空投载具本体所在区域的以空投载具本体为参考的相对风场信息、空投载具本体的实时位置信息和空投载具本体的地磁信息，计算机将相对风场信息、实时位置信息和地磁信息融合后获得准确风场信息，该高精度空投测风装置激光雷达、卫星定位装置和地磁感应传感器同步进行，测量速度快，而且获得的风场信息融合了相对风场信息、实时位置信息和地磁信息，获得的风场信息更准确。

实施例3

本实施例提供一种高精度空投测风装置。如图1所示，高精度空投测风装置包括空投载具本体1、激光雷达2、卫星定位装置3、地磁感应传感器4、计算机5、无线电台6、稳定伞7和回收伞8；其中，

激光雷达2固定于空投载具本体1内的前端，而且将激光雷达2中的光学天线朝向地面设置，激光雷达2用于获得空投载具本体1的前端确定距离区域的以空投载具本体为参考的相对风场信息。激光束发出之后，光学天线用于测量回波激光信号，根据回波激光信号获得以空投载具本体为参考的相对风场信息，该相对风场信息为空投载具本体前端确定距离的信息。

卫星定位装置3设置于空投载具本体1内，用于获得空投载具本体1的实时位置信息。卫星定位装置3为接收导航卫星的接收机。

地磁感应传感器4设置于空投载具本体1内，用于测量空投载具本体1所在区域的地磁信息，以确定空投载具本体的指示方向与大地磁场的夹角信息。指示方向是指空投载具本体的降落方向。地磁信息包括空投载具本体1的方向和倾角信息，即指北信息和倾斜角度信息，其中，倾斜角度信息是指空投载具本体1的轴线与大地之间的夹角。指北信息是指地磁的北极信息。

计算机5固定于空投载具本体1内，且计算机5与激光雷达2、卫星定位装置3和地磁感应传感器4信号连接，激光雷达2、卫星定位装置3和地磁感应传感器4将各自获得的相对风场信息、实时位置信息和地磁信息传输至计算机5，计算机5将相对风场信息、实时位置信息和地磁信息融合获得准确风场信息。

无线电台6设置在空投载具本体1内，且无线电台6与计算机5信号连接，无线电台6用于将准确风场信息发送至飞机、地面、卫星或其它目标位置。

稳定伞7设置在空投载具本体1的尾部，在空投载具本体1下降过程中打开以稳定空投载具本体1，即稳定伞可以使高精度空投测风装置的下降过程更稳定。

回收伞8设置在空投载具本体1内，且设于空投载具本体1的尾部区域，在空投载具本体1接近回收地点时打开以安全回收空投测风装置。

本实施例提供的高精度空投测风装置在空投载具本体上设置激光雷达、卫星定位装置、地磁感应传感器和计算机，通过激光雷达、卫星定位装置和地磁感应传感器分别获得空投载具本体所在区域的以空投载具本体为参考的相对风场信息、空投载具本体的实时位置信息和空投载具本体的地磁信息，计算机将相对风场信息、实时位置信息和地磁信息融合后获得准确风场信息，该高精度空投测风装置激光雷达、卫星定位装置和地磁感应传感器同步进行，测量速度快，而且获得的风场信息融合了相对风场信息、实时位置信息和地磁信息，获得的风场信息更准确。

以上实施例提供的高精度空投测风装置可以应用于跳伞训练或者空降作战时，收集空降区域的风场情报；还可以应用于气象探测中对风场信息的收集；以及航天发射活动中的对发射场风场情报的收集。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。