本發(fā)明涉及一種系留系統(tǒng)探空儀的傾角補(bǔ)償方法，屬于氣象探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

大氣邊界層是人類(lèi)活動(dòng)和各項(xiàng)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成的主要層次，是地球表面和自由大氣間動(dòng)量、熱量和物質(zhì)屬性交換必經(jīng)的氣層。國(guó)內(nèi)外重大氣象實(shí)驗(yàn)大都把大氣邊界層研究作為核心的科學(xué)內(nèi)容之一。系留探空系統(tǒng)是開(kāi)展大氣邊界層探測(cè)的主要手段，其系統(tǒng)組成主要包括氣艇、系留繩、絞車(chē)、探空儀以及地面接收系統(tǒng)等。探空儀可對(duì)氣溫、濕度、氣壓、風(fēng)速以及風(fēng)向等氣象要素進(jìn)行探測(cè)。

探空儀對(duì)風(fēng)向的測(cè)量是用磁羅盤(pán)檢測(cè)地磁場(chǎng)水平方向的分量來(lái)確定的。當(dāng)磁羅盤(pán)水平放置時(shí)，傳感器坐標(biāo)系的X、Y 軸在水平面內(nèi)，根據(jù)檢測(cè)的X、Y方向上磁場(chǎng)的強(qiáng)度分量，即可得到風(fēng)向的具體角度。但探空儀在探測(cè)時(shí)，始終處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并非總處于水平狀態(tài)，亦即磁羅盤(pán)與水平面之間存在傾角，這就使得傳感器所檢測(cè)到的X、Y方向上磁場(chǎng)的強(qiáng)度分量并非實(shí)際的強(qiáng)度分量，從而影響了風(fēng)向測(cè)量數(shù)據(jù)的精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種利用具有傾角補(bǔ)償?shù)南盗粝到y(tǒng)探空儀計(jì)算出更加準(zhǔn)確的風(fēng)向數(shù)據(jù)并加以補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/p>

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種系留系統(tǒng)探空儀的傾角補(bǔ)償方法，其特征在于，包括：

A. 在探空儀上安裝磁阻傳感器和傾角傳感器；

B. 傾角檢測(cè)：用傾角傳感器測(cè)得重力加速度 在探空儀X、Y、Z三個(gè)方向上的分量，根據(jù)坐標(biāo)關(guān)系求探空儀的俯仰角 和滾轉(zhuǎn)角，計(jì)算公式為；

C. 磁通量補(bǔ)償：利用磁阻傳感器測(cè)得地磁場(chǎng)在探空儀X、Y、Z三個(gè)方向上的分量，根據(jù)俯仰角 和滾轉(zhuǎn)角對(duì)進(jìn)行傾角補(bǔ)償，得到水平方向的磁通量和，計(jì)算公式為；

D. 風(fēng)向求解：利用三角函數(shù)關(guān)系求得探空儀與磁北的夾角，計(jì)算公式為 ；

E. 磁偏角補(bǔ)償：根據(jù)本地的磁偏角對(duì)探空儀與磁北的夾角進(jìn)行對(duì)比修正，得到探空儀與實(shí)際的夾角，計(jì)算得出風(fēng)向?qū)嶋H角度，計(jì)算公式為 。

作為跟進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述傾角傳感器的X、Y、Z三個(gè)方向均與探空儀的X、Y、Z三個(gè)方向一致。

作為跟進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述磁阻傳感器的X、Y、Z三個(gè)方向均與探空儀的X、Y、Z三個(gè)方向一致。

有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種系留系統(tǒng)探空儀的傾角補(bǔ)償方法，可針對(duì)探空儀在探測(cè)過(guò)程中磁羅盤(pán)與水平面之間的傾角對(duì)風(fēng)向測(cè)量的影響，進(jìn)行有效的傾角補(bǔ)償，提高風(fēng)向的測(cè)量精度。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案。

本發(fā)明的一種系留系統(tǒng)探空儀的傾角補(bǔ)償方法，包括：

A.在探空儀上安裝磁阻傳感器和傾角傳感器；

B.傾角檢測(cè)：用傾角傳感器測(cè)得重力加速度在探空儀X、Y、Z三個(gè)方向上的分量，根據(jù)坐標(biāo)關(guān)系求探空儀的俯仰角 和滾轉(zhuǎn)角，計(jì)算公式為；

C.磁通量補(bǔ)償：利用磁阻傳感器測(cè)得地磁場(chǎng)在探空儀X、Y、Z三個(gè)方向上的分量，根據(jù)俯仰角 和滾轉(zhuǎn)角對(duì)進(jìn)行傾角補(bǔ)償，得到水平方向的磁通量和，計(jì)算公式為；

D.風(fēng)向求解：利用三角函數(shù)關(guān)系求得探空儀與磁北的夾角，計(jì)算公式為 ；

E.磁偏角補(bǔ)償：根據(jù)本地的磁偏角對(duì)探空儀與磁北的夾角進(jìn)行對(duì)比修正，得到探空儀與實(shí)際的夾角，計(jì)算得出風(fēng)向?qū)嶋H角度，計(jì)算公式為 。

進(jìn)一步的，所述傾角傳感器的X、Y、Z三個(gè)方向均與探空儀的X、Y、Z三個(gè)方向一致；所述磁阻傳感器的X、Y、Z三個(gè)方向均與探空儀的X、Y、Z三個(gè)方向一致。

本發(fā)明的系留系統(tǒng)探空儀，其主要組成包括微型處理器、外圍元件、無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊、氣壓、溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象要素傳感器以及傾角傳感器，系留系統(tǒng)探空儀的風(fēng)向測(cè)量具有傾角補(bǔ)償功能，風(fēng)向傳感器的核心部件為磁阻傳感器，磁阻傳感器具有三軸磁通量檢測(cè)功能，磁阻傳感器為三軸磁阻傳感器，傾角傳感器具有水平傾角檢測(cè)功能，傾角傳感器通過(guò)重力加速度檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)對(duì)傾角的檢測(cè)，傾角傳感器具有平面重力加速度分量檢測(cè)功能，傾角傳感器為三軸加速度傳感器；

與現(xiàn)有系留系統(tǒng)探空儀相比，其增加了傾角傳感器，當(dāng)系留系統(tǒng)探空儀與水平面存在傾角時(shí)，可對(duì)風(fēng)向傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)傾角補(bǔ)償，保證風(fēng)向數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

上述具有傾角補(bǔ)償?shù)南盗粝到y(tǒng)探空儀包括微型處理器、氣象傳感器、傾角傳感器、無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊和外圍元件。上述氣象傳感器氣壓、溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象要素傳感器以及傾角傳感器。上述風(fēng)向氣象傳感器的核心傳感器為三軸磁阻傳感器。上述傾角傳感器為三軸加速度傳感器。安裝傾角傳感器和磁阻傳感器時(shí)，保證兩傳感器的X、Y、Z三個(gè)方向均與探空儀的X、Y、Z三個(gè)方向一致。上述微型處理器型號(hào)為STC12C5A60S2，氣壓傳感器型號(hào)為BMP180，風(fēng)速傳感器為基于碼盤(pán)紅外計(jì)數(shù)的風(fēng)杯式風(fēng)速傳感器，溫濕度傳感器SHT75，三軸磁阻傳感器為HMC5883L，三軸加速度傳感器ADXL335，無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊為Sx1278，外圍元件包括系統(tǒng)電源、各傳感器輔助電路以及人機(jī)交互接口等。

以上所述，僅為本申請(qǐng)較佳的具體實(shí)施方式，但本申請(qǐng)的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本申請(qǐng)揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本申請(qǐng)的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。