五孔探針測風皮托管-無人機測風空速管-五孔探頭皮托管測風速

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    垂直風速（特別是正垂直風速或上升氣流）在大氣科學(xué)中的重要性促使人們需要在小型無人機（UAV）或遙控飛機（RPA）上安裝為五孔探針測風皮托管-無人機測風空速管。在大氣研究中，無人機（UAV）能夠準確測量大氣風矢量（三維方向和大?。?，即使是在云中，這為理解氣溶膠-云中的相互作用提供了必要的觀測工具。云底垂直風速是研究氣溶膠-云相互作用的關(guān)鍵參數(shù)。為了測量風的矢量三個分量，無人機配備了五孔探針測風皮托管、壓力傳感器和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）。同時在多軸平臺上對五孔探針測風皮托管-無人機測風空速管進行了標定，并在風洞中對探針-慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進行了驗證。將五孔探針測風皮托管的功率譜密度（PSD）函數(shù)和湍流動能（TKE）與氣象桅桿上的超聲波風速計進行了比較。在Mace Head大氣研究站（愛爾蘭）的Bacchus野外活動期間，部署了一支無人機機隊，以對大氣進行剖面分析，并補充對氣溶膠、云和氣象狀態(tài)參數(shù)的物理和化學(xué)性質(zhì)進行的地面和衛(wèi)星觀測。這架帶有五孔探針測風皮托管無人機是用平直飛行的，用來測量云層內(nèi)的垂直風速。用地面云雷達的垂直速度驗證了無人機的垂直速度測量結(jié)果，結(jié)果表明，兩種測量結(jié)果都產(chǎn)生了10%范圍內(nèi)的云滴數(shù)濃度模型。上升氣流速度分布顯示了不同氣象條件下垂直云場之間的明顯關(guān)系。

  垂直風是理解氣溶膠-云相互作用（ACIS）的關(guān)鍵參數(shù)。在追蹤大氣中基于飛機的風測量的發(fā)展過程中，自20世紀60年代以來一直在追求三個發(fā)展方向：改進機載平臺、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INSS）和傳感器。機載平臺已經(jīng)從大型飛機發(fā)展到超輕型無人機系統(tǒng)。綜合慣性導(dǎo)航傳感器系統(tǒng)(INSS)測量飛機（或無人駕駛飛機系統(tǒng)）的線性和旋轉(zhuǎn)運動，并用于在地球坐標系中反演風矢量。綜合導(dǎo)航傳感器系統(tǒng)的一個重大改進是GPS（全球定位系統(tǒng)）數(shù)據(jù)與融合傳感器的集成。大氣中風矢量的總體精度已經(jīng)大幅度提高，從1 m/s帶風向標傳感器到0.03 m/s帶多孔探針測風皮托管和先進的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。在過去的十年里，GPS、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)INSS和傳感器已經(jīng)足夠小型化，可以安裝在超輕型遙控飛機系統(tǒng)（RPAS）和無人機上，該系統(tǒng)已經(jīng)擴展了以前限于傳統(tǒng)載人飛機的觀測能力。

  特別是多孔探針測風皮托管和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是固定翼和旋翼機獲得垂直風的主要機制。多孔探針測風皮托管、壓力傳感器和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)合決定了大氣風測量的精度。文獻中報告了不同無人機平臺垂直風測量w的以下精度；這些精度是通過不同的方法獲得的，這些方法提供了1σ不確定度或與特定一對多孔探針皮托管-慣性導(dǎo)航系統(tǒng)INS相關(guān)的系統(tǒng)誤差分析。

   五孔探頭測風皮托管（壓差比）攻角傳感器和側(cè)滑角傳感器的架構(gòu)比較簡單，主要包括用來測量各種壓力的半球形或圓錐多孔探針(探頭）、若干氣動管路貫穿探頭（探針）、連接部分和支撐部分傳導(dǎo)壓力，差壓傳感器將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號，通過公式，計算出風的矢量（方向和大?。?，即空中三維風速的測量。

典型應(yīng)用：五孔空速管測風、五孔探頭皮托管和五孔探針三維風速矢量測量

瑞士史密泰克.伯格（Simtec Buergel AG, swiss-airdata）五孔探針測風皮托管-無人機測風空速管-五孔探頭皮托管測風速

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