李阳　孔毅　赵现斌（解放军理工大学气象海洋学院，南京 211101）



气象无人机风速解算新模型的设计及仿真研究

李阳孔毅赵现斌
（解放军理工大学气象海洋学院，南京 211101）

摘要：气象无人机探测过程中，风速矢量由无人机飞行参数解算得到，解算方法和对应参数的测量直接影响测风精度。从现有风速解算模型出发，考虑了气动角、欧拉角、航迹角，最终确定引入“航迹倾斜角”和“俯仰角”，建立了一种新的风速解算模型。模型推导过程中发现，当无人机平稳飞行时，航迹倾斜角、俯仰角是影响测风精度的关键因素。与现有模型相比，新模型能有效提高测风精度，当航迹倾斜角与俯仰角不等时，必须对风速偏差进行修正。基于新模型的测风误差仿真分析结果表明：存在某一角度，当偏流角小于该角时，风速误差受航迹倾斜角、俯仰角及偏流角共同影响；当偏流角大于该角时，风速误差受航迹倾斜角、俯仰角影响较小，该角的大小与传感器的测量值和误差值有关。

关键词：气象无人机，风速解算模型，航迹倾斜角，俯仰角，仿真

0　引言

高空风的探测对了解大气层的运动状况具有十分重要的意义，同时也是研究全球及区域气候变化、准确预报天气现象的重要手段。现有的高空风测量方法包括：气球法测风、风廓线仪测风、探空火箭测风、无人机测风。前三种测风法往往在小区域范围内探测垂直廓线，而无人机由于具有续航时间长、飞行高度高、机动性强、在危险环境中按指定航线探测等优点，可对大区域水平风场进行连续探测。……