(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210844811.4 (22)申请日 2022.07.19 (71)申请人 中国消防救援学院 地址 102200 北京市昌平区南雁路4 号 (72)发明人 李占胜　黄宇　代馨磊　 (74)专利代理 机构 北京麦汇智云知识产权代理 有限公司 1 1754 专利代理师 曹治丽 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种风场监测方法及系统 (57)摘要 本发明提出了一种风场监测方法及系统， 涉 及风场监测技术领域。 通过 获取目标区域的低空 风速风向廓线数据； 同时通过无人机搭载机载气 象站获取目标区域的近地面不同高度与位置处 瞬时的风速风向观测数据和无人机姿态数据； 根 据无人机姿态数据对无人机获得的不同高度风 速风向数据进行纠正； 结合目标区域的低空风速 风向廓线数据对无人机获取的风速风向数据进 行数据校正； 根据目标区域的低空风速风向廓线 数据和无人机采集的密集观测数据进行区域风 场的空间模拟， 生成近实时的近地面区域风速风 向三维空间数据， 本方法与系统经济高效， 物理 过程清晰， 实现过程快速、 灵活、 机动， 适用于各 种不同区域与场景快速获取区域空间连续的三 维风场信息 。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 115169133 A 2022.10.11 CN 115169133 A 1.一种风场监测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 获取目标区域的低空风速风向廓线数据； 通过无人机搭载机载气象站获取目标区域的近地面不同高度与位置处瞬时的风速风 向观测数据和无 人机姿态数据； 结合无人机姿态数据对机载气象站的风速风向观测数据进行数据校正， 得到无人机风 速风向校正数据； 基于目标区域的低空风速风向廓线数据对无人机风速风向校正数据进行数据校正， 得 到观测数据； 根据目标区域的低空风速风向廓线数据和观测数据进行目标区域风场空间模拟， 生成 近地面的近实时区域的风速风向三维空间数据。 2.根据权利要求1所述的风场 监测方法， 其特征在于， 所述根据目标区域的低空风速风 向廓线数据和观测数据进 行目标区域风场空间模拟， 生成近地面的近实时区域的风速风向 三维空间数据的步骤 包括以下步骤： 对目标区域的低空风速风向廓线数据和观测数据分别进行格点化处理， 生成点状瞬时 风场观测数据； 基于边界层对数廓线方程来描述近地表风场特征并结合流体质量与动量守恒方程， 根 据点状瞬时风场观测数据进行目标区域风场的空间模拟， 生成近地面的近实时区域的风速 风向三维空间数据。 3.根据权利要求1所述的风场 监测方法， 其特征在于， 所述根据目标区域的低空风速风 向廓线数据和观测数据进 行目标区域风场的空间模拟， 生成近地面的近实时区域的风速风 向三维空间数据的步骤 包括以下步骤： 对目标区域的低空风速风向廓线数据和观测数据进行筛选， 得到T时间内的低空风速 风向廓线数据和密集观测数据； 分别对T时间内的低空风速风向廓线数据和密集观测数据求取不同空间位置的多次观 测的时间平均值， 得到低空平均风速风向廓线数据和平均观测数据； 根据低空平均风速风向廓线数据和平均观测数据进行空间模拟， 生成近地面的近实时 区域的风速风向三维空间数据。 4.根据权利要求1所述的风场 监测方法， 其特征在于， 所述通过无人机搭载机载气象站 获取目标区域的近地面不同高度与位置处瞬时的风速风向观测数据和无人机姿态数据的 步骤包括以下步骤： 获取目标区域 地形信息和目标区域 植被信息； 根据目标区域 地形信息和目标区域 植被信息确定飞行路径； 无人机搭载机载气象站按照飞行路径飞行， 以获取目标区域的近地面不同高度风速风 向观测数据以及同步的无 人机姿态数据。 5.根据权利要求4所述的风场 监测方法， 其特征在于， 所述根据目标区域地形信 息和目 标区域植被信息确定飞行路径的步骤 包括以下步骤： 根据目标区域地形信息和目标区域植被信息判断区域植被和地形是否均匀， 若是， 则 采用立体环绕飞行模式确定飞行路径； 若否， 则采用蛙 跳飞行模式确定飞行路径。 6.根据权利要求 4所述的风场监测方法， 其特 征在于， 还 包括以下步骤：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115169133 A 2判断目标区域是否为空域管制区域， 若是， 则获取并根据可飞行的外围区域采用垂上 垂下飞行模式确定飞行路径； 若否， 则根据目标区域地形信息和目标区域植被信息确定飞 行路径。 7.一种风场监测系统， 其特 征在于， 包括： 低空风速风向数据获取模块， 用于获取目标区域的低空风速风向廓线数据； 无人机风场数据获取模块， 用于通过无人机搭载机载气象站获取目标区域的近地面不 同高度与位置处瞬时的风速风向观测数据和无 人机姿态数据； 第一数据校正模块， 用于结合无人机姿态数据对机载气象站风速风向观测数据进行数 据校正， 得到无 人机风速风向校正数据； 第二数据校正模块， 用于基于目标区域的低空风速风向廓线数据对无人机风速风向校 正数据进行 数据校正， 得到观测数据； 空间模拟模块， 用于根据目标区域的低空风速风向廓线数据和观测数据进行目标区域 风场空间模拟， 生成近地 面的近实时区域的风速风向三维空间数据。 8.根据权利要求7 所述的风场监测系统， 其特 征在于， 所述空间模拟模块包括： 格点化处理单元， 用于对目标区域的低空风速风向廓线数据和观测数据分别进行格点 化处理， 生成点状瞬时风场观测数据； 区域风场模拟单元， 用于基于边界层对数廓线方程来描述近地表风场特征并结合流体 质量与动量守恒方程， 根据点状瞬时风场观测数据进行目标区域风场的空间模拟， 生成近 地面的近实时区域的风速风向三维空间数据。 9.一种电子设备， 其特 征在于， 包括： 存储器， 用于存 储一个或多个程序； 处理器； 当所述一个或多个程序被所述处理器执行时， 实现如权利要求1 ‑6中任一项所述的方 法。 10.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 该计算机程序被 处理器执行时实现如权利要求1 ‑6中任一项所述的方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115169133 A 3