一种机场能见度圆周运动测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种机场能见度圆周运动测量方法及装置，本方法采用设置于底板上的激光发射器作为光发射端，采用光电接收器以及摄像机作为运动接收端接收激光发射器发射的激光功率，光电接收器与激光发射器于底板上距离5m，光电接收器以激光发射器的光发射端为圆心进行圆周运动，与光电接收器和摄像机远程通信连接的计算机采用最小二乘法测量大气透射率并通过摄像机将发射端发射的光点图像转换为地面坐标系平面的像素点，可以有效地确定机场运动物体的运动轨迹，纠正传感器检测运动接收端的位置，从而保证其在有效的光路中，并使用圆周运动式测量系统测量大气透过率并计算消光系数，明显减小了测量大气透过率和消光系数的系统误差。系统误差。系统误差。

【技术实现步骤摘要】
一种机场能见度圆周运动测量方法及装置


[0001]本专利技术属于机场能见度测量
，具体涉及一种机场能见度圆周运动测量方法及装置。

技术介绍

[0002]机场通常由观测员在观测平台或观测场，使用能见度观测方法，以能见度目标物、目标灯为主要参考，由人工观测完成。随着我国航空机场特别是通用航空机场的剧增，各机场气象台站开始广泛采用气象自动站完成地面气象观测。当前主要的能见度自动测量仪器为大气透射仪和前向散射仪。测量方式一般采用三种，分别为大气透射仪独立使用、前向散射仪独立使用、大气透射仪和前向散射仪组合使用。测量方法一般采用多台能见度仪分别测量，综合分析测量结果，判断能见度。但是人工观测具有以下缺点和不足：
[0003]1、人工观测的主观性较强，难以对结果进行客观质量控制。
[0004]2、观测目标物选取困难。
[0005]3、影响人工观测结果的因素太多，不好进行客观准确的控制。
[0006]4、人工观测的观测位置难以满足要求。
[0007]大气透射仪是发射端的光发射器照射被探测样本，光接收器测量被样本衰减后剩余的光辐射，根据光检测器的输出测量并计算发射器与接收器之间的大气透过率，从而判断大气能见度。大气透射仪的探测精度依赖于基线长度，比较适合低能见度情况下使用，当能见度较高时，大气透射仪的测量精度受透过率测量误差的影响而增大，且其单基线长度的大气透射仪难以覆盖完整的RVR测量范围。
[0008]前向散射仪直接测量来自一个小的采样容积的散射光强，通过散射光强来间接计算消光系数，从而估算气象光学视程(MOR)，其采样空间较小，测量结果的代表性不精准；天气现象的类型对测量结果的准确性影响较大。
[0009]采用大气透射仪和前向散射仪组合进行测量时，不同的组织、机构对能见度仪性能参数的要求并不完全相同，不同厂家所生产的能见度仪的测量性能也并不一致。各能见度仪的测量性能、系统误差、测量误差都可能不一样，不同能见度仪组合使用时，测量结果不精确。
[0010]因此，急需一种有效提高测量准确度的机场能见度圆周测量方法和装置。

技术实现思路

[0011]本专利技术针对上述缺陷，提供一种机场能见度圆周运动测量方法及装置，该方法采用最小二乘法测量大气透射率并通过摄像机将发射端发射的光点图像转换为地面坐标系平面的像素点，可以有效地确定机场运动物体的运动轨迹，纠正传感器检测运动接收端的位置，从而保证其在有效的光路中，并使用圆周运动式测量系统测量大气透过率并计算消光系数，明显减小了测量大气透过率和消光系数的系统误差。
[0012]本专利技术提供如下技术方案：一种机场能见度圆周运动测量方法，包括以下步骤：
[0013]S1：激光发射器所在的光发射端设置于圆心O处，光运动接收端设置于以圆心O为圆心的圆周上进行运动，所述运动接收端的运动基线长度为5m，即所述运动接收端以所述光发射端所在圆心O处形成以5m为半径的圆形运动轨迹，光发射端于圆心O处在初始状态发射出的激光发射功率为P(O)，于圆周上的N个运动接收端测量点测量所述运动接收端的光电探测器接收到的功率其中，N＝1,2,
…
,n，光发射端的发光二极管发出光后，不经过工作大气的相关散射、反射，直接传输到运动接收端的光电探测器，构建光由发射端至在圆心O处的运动接收端所产生的光能量衰减值A0计算模型：光能量衰减值A0为由系统本身所造成的光的能量衰减值，不包含大气衰减值；
[0014]S2：构建于N个运动接收端测量点，光发射端至N个不同运动接收端测量点的光能量衰减值A
N
计算模型：P
N
(O)为所述运动接收端在N不同的运动接收端测量点停留接受测量时，所述光发射端的功率；为所述运动接收端在N个不同的运动接收端测量点停留接受测量时，所述运动接收端接收到的功率，m
i
代表对这个运动接收端的光发射端的发射功率；
[0015]S3：构建N个不同运动接收端处的测量系统本身的光能量衰减量A
″
N
，A
″
N
＝P
N
(O)A0/P(O)，根据所述光能量衰减量A
″
N
计算对于N个不同运动接收端时所述光发射端的实际发射功率值P
m
(1)
′
的计算模型，进而最终得到N个不同运动接收端处的整个测量系统产生的光能的光衰减量A
N
；
[0016]S4：根据所述S3步骤计算得到的，所述光发射端的实际发射功率值P
m
(1)
′
与测量得到的所述运动接收端在N个不同的运动接收端测量点停留接受测量时，所述运动接收端接收到的功率计算大气透过率τ；
[0017]S5：利用所述步骤S1计算得到的光能量衰减值A0至所述S4步骤得到的大气透过率τ中，得到有关于P(O)、P
N
(O)、和的计算模型；
[0018]S6：远程计算机的控制器采用最小二乘法构建消光系数σ、气象光学视程MOR所述S5步骤得到的大气透过率τ和对第N个运动接收端的发射功率；远程计算机的控制器同时对运动接收端的摄像机所采集到的图像中的成像坐标[X
A Y
A Z
A
]T
进行摄像机坐标系和地面坐标系的转换，最终得到运动接收端接收到的图像的像素点于地面坐标系的坐标位置(p,q)。
[0019]进一步地，所述N个测量点之间每两个测量点相隔45
°
。
[0020]进一步地，所述S3步骤计算N个不同运动接收端处的整个测量系统产生的光能的光衰减量A
N
的方法，包括以下步骤：
[0021]S31：采集N个不同运动接收端处，由于大气造成的光衰减量A
′
N
；
[0022]S32：根据已经构建的N个不同运动接收端处的测量系统本身的光能量衰减量A
″
N
计算模型得到A
″
N
；
[0023]S33：根据所述S31步骤计算得到的A
′
N
和所述S32步骤计算得到的A
″
N
，最终得到N个不同运动接收端处的整个测量系统产生的光能的光衰减量A
N
：A
N
＝A
′
N
+A
″
N
。
[0024]进一步地，所述S3步骤中对于N个不同运动接收端时所述光发射端的实际发射功率值P
m
(1)
′
的计算模型为：P
m
(1)
′
＝P
N
(O)
‑
A
″
N
。
[0025]进一步地，所述S5步骤中的大气透过率τ的计算模型为：
[0026][0027]进一步地，所述S6步骤中采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机场能见度圆周运动测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：激光发射器所在的光发射端设置于圆心O处，光运动接收端设置于以圆心O为圆心的圆周上进行运动，所述运动接收端的运动基线长度为5m，即所述运动接收端以所述光发射端所在圆心O处形成以5m为半径的圆形运动轨迹，光发射端于圆心O处在初始状态发射出的激光发射功率为P(O)，于圆周上的N个运动接收端测量点测量所述运动接收端的光电探测器接收到的功率其中，N＝1,2,
…
,n，构建光由发射端至在圆心O处的运动接收端所产生的光能量衰减值A0计算模型：S2：构建于N个运动接收端测量点，光发射端至N个不同运动接收端测量点的光能量衰减值A
N
计算模型：P
N
(O)为所述运动接收端在N不同的运动接收端测量点停留接受测量时，所述光发射端的功率；为所述运动接收端在N个不同的运动接收端测量点停留接受测量时，所述运动接收端接收到的功率，m
i
代表对这个运动接收端的光发射端的发射功率；S3：构建N个不同运动接收端处的测量系统本身的光能量衰减量A
″
N
，A
″
N
＝P
N
(O)A0/P(O)，根据所述光能量衰减量A
″
N
计算对于N个不同运动接收端时所述光发射端的实际发射功率值P
m
(1)
′
的计算模型，进而最终得到N个不同运动接收端处的整个测量系统产生的光能的光衰减量A
N
；S4：根据所述S3步骤计算得到的，所述光发射端的实际发射功率值P
m
(1)
′
与测量得到的所述运动接收端在N个不同的运动接收端测量点停留接受测量时，所述运动接收端接收到的功率计算大气透过率τ；S5：利用所述步骤S1计算得到的光能量衰减值A0至所述S4步骤得到的大气透过率τ中，得到有关于P(O)、P
N
(O)、和的计算模型；S6：远程计算机的控制器采用最小二乘法构建消光系数σ、气象光学视程MOR所述S5步骤得到的大气透过率τ和对第N个运动接收端的发射功率；远程计算机的控制器同时对运动接收端的摄像机所采集到的图像中的成像坐标[X
A Y
A Z
A
]
T
进行摄像机坐标系和地面坐标系的转换，最终得到运动接收端接收到的图像的像素点于地面坐标系的坐标位置(p,q)。2.根据权利要求1所述的一种机场能见度圆周运动测量方法，其特征在于，所述N个测量点之间每两个测量点相隔45
°
。3.根据权利要求1所述的一种机场能见度圆周运动测量方法，其特征在于，所述S3步骤计算N个不同运动接收端处的整个测量系统产生的光能的光衰减量A
N
的方法，包括以下步骤：S31：采集N个不同运动接收端处，由于大气造成的光衰减量A
′
N
；S32：根据已经构建的N个不同运动接收端处的测量系统本身的光能量衰减量A
″
N
计算模型得到A
″
N
；S33：根据所述S31步骤计算得到的A
′
N
和所述S32步骤计算得到的A
″
N
，最终得到N个不同运动接收端处的整个测量系统产生的光能的光衰减量A
N
：A
N
＝A
′
N
+A
″
N
。4.根据权利要求1所述的一种机场能见度圆周运动测量方...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈路，陈卓，鲁敏，吕冰冰，肖志伟，杨睿，
申请(专利权)人：湖南国天电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：