本發(fā)明屬于鐵路軌道監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種基于無(wú)人機(jī)群智能續(xù)航控制的鐵路沿線風(fēng)速測(cè)量方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著軌道交通在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所扮演角色的越發(fā)重要，因自然災(zāi)害事故造成的損失成為了一個(gè)十分受人關(guān)注的話題。而這之中一個(gè)尤為重要的方面便是因極端大風(fēng)天氣而造成的翻車(chē)事故，其業(yè)已成為威脅鐵路系統(tǒng)正常運(yùn)作的危險(xiǎn)因素。
為了減輕甚至避免因大風(fēng)造成的鐵路安全事故，對(duì)軌道沿線的風(fēng)速進(jìn)行監(jiān)測(cè)是必不可少的。近年來(lái)，包括我國(guó)在內(nèi)的鐵路大國(guó)開(kāi)始關(guān)注于研建一種新型鐵路強(qiáng)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)。如德國(guó)國(guó)家鐵路公司(deutschebahnag)所研建的nowcastingsystem大風(fēng)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，東日本鐵路公司(jr-east)所設(shè)計(jì)的windassystem大風(fēng)列車(chē)預(yù)警系統(tǒng)，我國(guó)原鐵道部主持開(kāi)發(fā)的蘭新、青藏等強(qiáng)風(fēng)線路的大風(fēng)監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)。這類(lèi)預(yù)警系統(tǒng)的工作機(jī)理相似，都是先在鐵路沿線強(qiáng)風(fēng)區(qū)域設(shè)置一定數(shù)量的測(cè)風(fēng)站，通過(guò)實(shí)時(shí)采集鐵路沿線風(fēng)速信息，然后融合沿線路況(橋梁/路堤/大曲線)和列車(chē)信息(車(chē)型/載重/行車(chē)速度)，建立惡劣強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下的車(chē)輛傾覆穩(wěn)定性模型，對(duì)不同型號(hào)的高速列車(chē)在不同鐵路路況/區(qū)域和風(fēng)速級(jí)別下進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度指揮。
然而，這類(lèi)系統(tǒng)的一個(gè)測(cè)風(fēng)站只能對(duì)鐵路沿線的某一點(diǎn)或是局部區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)，所采集的數(shù)據(jù)本身之間的空間關(guān)系是離散的。因此，建立的風(fēng)速監(jiān)測(cè)帶中可能存在風(fēng)速監(jiān)控盲區(qū)。盲區(qū)的存在表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：1.超出測(cè)風(fēng)站測(cè)量范圍的位置無(wú)法進(jìn)行測(cè)量；2.難以架設(shè)測(cè)風(fēng)站的位置無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。如果為了增強(qiáng)所采集數(shù)據(jù)的全面性，填補(bǔ)盲區(qū)，勢(shì)必要修建為數(shù)龐大的測(cè)風(fēng)站，其花費(fèi)和維護(hù)成本是巨大的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提出了一種基于無(wú)人機(jī)群智能續(xù)航控制的鐵路沿線風(fēng)速測(cè)量方法與控制系統(tǒng)，其目的在于，通過(guò)引入無(wú)人機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)風(fēng)速測(cè)量，鐵路調(diào)度部分可以獲得有鐵路沿線風(fēng)速的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，填補(bǔ)了現(xiàn)有測(cè)量技術(shù)手段離散型、固定性所造成的盲區(qū)。
一種基于無(wú)人機(jī)群電量續(xù)航控制的鐵路沿線風(fēng)速測(cè)量方法，包括以下步驟：
包括以下步驟：
步驟1：沿鐵路軌道線路等距離間隔設(shè)置工作站，每個(gè)工作站設(shè)置若干個(gè)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置；
所述無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置與所述工作站進(jìn)行通信，所述工作站、風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心和地面控制中心依次進(jìn)行通信；
步驟2：當(dāng)?shù)孛媪熊?chē)控制中心向風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心發(fā)送測(cè)量任務(wù)開(kāi)始指令，風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心向測(cè)量任務(wù)所在區(qū)域工作站發(fā)送任務(wù)初始化指令；
步驟3：風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心從測(cè)量任務(wù)的區(qū)間內(nèi)選取工作站下轄無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置進(jìn)行鐵路風(fēng)速測(cè)量；
判斷任務(wù)位置坐標(biāo)是否位于工作站半徑交叉區(qū)域內(nèi)，若是，則計(jì)算與任務(wù)位置相鄰的兩個(gè)工作站下轄的每個(gè)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置的電量消耗系數(shù)εi，選取電量消耗系數(shù)最小的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置，否則，計(jì)算任務(wù)位置所在的工作站內(nèi)下轄的每個(gè)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置的電量消耗系數(shù)εi，選取電量消耗系數(shù)最小的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置；
參與電量消耗系數(shù)計(jì)算的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置的電量均需大于完成監(jiān)測(cè)任務(wù)所需電量；
其中，εi表示第i個(gè)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置的電量消耗系數(shù)；ii和iti分別表示第i個(gè)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置完成任務(wù)所需消耗的電量和當(dāng)前剩余電量；
風(fēng)向影響因子依據(jù)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置所在工作站的實(shí)時(shí)風(fēng)速分解到無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置與任務(wù)坐標(biāo)之間的方向向量的風(fēng)速，從預(yù)先存儲(chǔ)的風(fēng)速和風(fēng)向影響因子對(duì)應(yīng)表中獲?。?/p>
風(fēng)速有方向，無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置飛向任務(wù)位置的飛行方向與風(fēng)速方向在同一側(cè)時(shí)，風(fēng)向影響因子為順風(fēng)因子；在不同側(cè)時(shí)，風(fēng)向影響因子為逆風(fēng)因子；
風(fēng)向影響因子由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，其計(jì)算公式如下：
其中，e為飛行過(guò)程消耗電量，s順與s逆表示無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置在順風(fēng)和逆風(fēng)情況下走過(guò)的距離。
步驟4：被選中的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置利用車(chē)載的gps定位系統(tǒng)抵達(dá)任務(wù)位置，測(cè)量任務(wù)位置的實(shí)時(shí)風(fēng)速，將風(fēng)速數(shù)據(jù)、測(cè)量時(shí)間連同該裝置的剩余電量實(shí)時(shí)返回給工作站，工作站將無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置返回的數(shù)據(jù)發(fā)送給風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心；
風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心根據(jù)得到的剩余電量信息對(duì)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置進(jìn)行評(píng)估，當(dāng)裝置剩余電量不足時(shí)，進(jìn)行任務(wù)再初始化，重復(fù)步驟3；
步驟5：風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心接受并存儲(chǔ)中無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置返回的任務(wù)信息。當(dāng)一次任務(wù)被分割成多個(gè)子任務(wù)時(shí)，在任務(wù)信息中按時(shí)間序列分組存放子任務(wù)信息.風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心將一組信息返回地面列車(chē)控制中心；
步驟6：地面列車(chē)控制中心接受并存儲(chǔ)風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心返回的任務(wù)信息，根據(jù)信息內(nèi)容實(shí)時(shí)對(duì)列車(chē)進(jìn)行調(diào)度；
步驟7：當(dāng)測(cè)量任務(wù)完成后，風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心向工作站發(fā)送任務(wù)完成的信號(hào)，工作站向進(jìn)行該任務(wù)的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置發(fā)送任務(wù)完成的信號(hào)，該無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置返回工作站進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。
風(fēng)速測(cè)量任務(wù)位置可以根據(jù)需要選定，對(duì)于以常規(guī)手段難以監(jiān)測(cè)的位置，利用本方法亦可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。這些位置通常包括隧道內(nèi)壁表面某一位置(如頂部等)，難以架設(shè)測(cè)量裝置的位置(如斜坡等)。
進(jìn)一步地，若被選中無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置的剩余電量無(wú)法完成任務(wù)時(shí)，風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心將原任務(wù)分割為多組子任務(wù)，并向工作站發(fā)送子任務(wù)指令，重新選取無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置。
分割原則在于最大限度利用任務(wù)區(qū)段工作站下轄的無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力。子任務(wù)指令在形式上與原任務(wù)指令相同。風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心根據(jù)子任務(wù)對(duì)工作站下轄無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置的續(xù)航狀態(tài)進(jìn)行基于電量消耗系數(shù)的能力評(píng)估，工作站派出滿足電量消耗系數(shù)最低的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置赴任務(wù)位置執(zhí)行測(cè)量任務(wù)。
進(jìn)一步地，按照電量消耗系數(shù)由小到大的順序，選取前n個(gè)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置對(duì)一個(gè)截面進(jìn)行風(fēng)速測(cè)量，1<n<5。
多組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置進(jìn)行截面風(fēng)速測(cè)量，即多組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置位于同一截面之內(nèi)，以達(dá)到對(duì)軌道上某一位置進(jìn)行全面風(fēng)速測(cè)量的目的，從而對(duì)軌道上某一截面的風(fēng)速情況做一個(gè)全面的評(píng)估。當(dāng)指派多組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置對(duì)多個(gè)截面進(jìn)行風(fēng)速測(cè)量時(shí)，便形成了風(fēng)速測(cè)量柱體，此時(shí)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置群測(cè)量的是軌道上某一段空間內(nèi)的實(shí)時(shí)風(fēng)速，測(cè)量區(qū)域從二維的平面變成了三維的空間。
一種基于無(wú)人機(jī)群智能續(xù)航控制的鐵路沿線風(fēng)速測(cè)量控制系統(tǒng)，包括：
地面列車(chē)控制中心，包括列車(chē)調(diào)度模塊、風(fēng)速信息存儲(chǔ)模塊以及第一無(wú)線通訊模塊；
風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心，包括無(wú)人機(jī)調(diào)度模塊、任務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、中央處理器模塊以及第二無(wú)線通訊模塊；
工作站，包括無(wú)人機(jī)操作模塊、無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)、第三無(wú)線通訊模塊、風(fēng)速測(cè)量模塊以及若干無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置；
其中，每個(gè)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置包括飛行裝置以及裝載在飛行裝置上的超聲波風(fēng)速儀、列車(chē)速度測(cè)量裝置、距離傳感器、kinect傳感器、第四無(wú)線通訊模塊及gps模塊；
無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置實(shí)時(shí)采集任務(wù)位置的風(fēng)速數(shù)據(jù)；
工作站接收無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置實(shí)時(shí)采集的消息，并將消息傳送至風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心，風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心對(duì)消息進(jìn)行分析處理，然后發(fā)送給地面列車(chē)控制中心；
所述風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心和地面列車(chē)控制中心按照上述方法對(duì)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)鐵路沿線特定位置的風(fēng)速測(cè)量。
進(jìn)一步地，所述無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置上還設(shè)置有l(wèi)ed燈。
有益效果
本發(fā)明提出了一種基于無(wú)人機(jī)群智能續(xù)航控制的鐵路沿線風(fēng)速測(cè)量方法與控制系統(tǒng)，通過(guò)靈活多變的無(wú)人機(jī)群續(xù)航控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路沿線一點(diǎn)乃至多點(diǎn)的實(shí)時(shí)風(fēng)速測(cè)量，測(cè)量時(shí)間與目標(biāo)位置可以根據(jù)任務(wù)需要進(jìn)行靈活的選擇。通過(guò)利用無(wú)人機(jī)的機(jī)動(dòng)性，顯著提升了風(fēng)速測(cè)量任務(wù)的測(cè)量范圍，即使在常規(guī)技術(shù)手段難以實(shí)現(xiàn)的方面，如在難以架設(shè)有線電網(wǎng)的地方進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量任務(wù)，該方法亦會(huì)具有很好的表現(xiàn)；該方法中靈活多變的任務(wù)目標(biāo)選擇以及有必要時(shí)可以將任務(wù)進(jìn)行分割的工作模式在準(zhǔn)確度、可靠度與覆蓋度上遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)行手段，極大地填補(bǔ)了現(xiàn)在存在的盲區(qū)；任務(wù)開(kāi)始前風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心對(duì)任務(wù)區(qū)間內(nèi)的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，并且納入了對(duì)鐵路沿線風(fēng)向?qū)o(wú)人機(jī)工作狀態(tài)影響的考慮，選取最適合進(jìn)行任務(wù)的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置進(jìn)行任務(wù)，從而進(jìn)一步保證了任務(wù)的可靠性；風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心在任務(wù)進(jìn)行過(guò)程中始終保持對(duì)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置的狀態(tài)評(píng)估以確保任務(wù)的正常進(jìn)行：對(duì)應(yīng)步驟4中的任務(wù)再初始化滿足評(píng)估時(shí)，該無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置繼續(xù)任務(wù)；不滿足評(píng)估時(shí)，派出滿足評(píng)估的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置進(jìn)行任務(wù)的接替，這種續(xù)航控制方法保證了任務(wù)的正常進(jìn)行，很大程度上避免了因意外情況造成的任務(wù)失敗，提高了可靠性與準(zhǔn)確性；該控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)全面覆蓋的風(fēng)速測(cè)量網(wǎng)絡(luò)建立了鐵路沿線極大范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)風(fēng)速數(shù)據(jù)流網(wǎng)絡(luò)，從而達(dá)到了對(duì)鐵路沿線及附近區(qū)域的全方位測(cè)量，為更為復(fù)雜精準(zhǔn)而穩(wěn)定的風(fēng)速模型的建立以及對(duì)于有關(guān)風(fēng)速研究的大數(shù)據(jù)處理提供了海量數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)不論在數(shù)量上、代表性上還是可靠性上都要遠(yuǎn)超于現(xiàn)行技術(shù)手段。
附圖說(shuō)明
圖1為任務(wù)區(qū)間劃分示意圖；
圖2為一次風(fēng)速測(cè)量任務(wù)流程圖；
圖3為本發(fā)明所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地的說(shuō)明。
一種基于無(wú)人機(jī)群智能續(xù)航控制的鐵路沿線風(fēng)速測(cè)量方法，如圖2所示為一次風(fēng)速測(cè)量任務(wù)的流程，包括以下步驟：
步驟1：沿鐵路軌道線路等距離間隔設(shè)置工作站，每個(gè)工作站設(shè)置若干個(gè)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置；
所述無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置與所述工作站進(jìn)行通信，所述工作站、風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心和地面控制中心依次進(jìn)行通信；
步驟2：當(dāng)?shù)孛媪熊?chē)控制中心向風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心發(fā)送測(cè)量任務(wù)開(kāi)始指令，風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心向測(cè)量任務(wù)所在區(qū)域工作站發(fā)送任務(wù)初始化指令；
步驟3：風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心從測(cè)量任務(wù)的區(qū)間內(nèi)選取工作站下轄無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置進(jìn)行鐵路風(fēng)速測(cè)量；
判斷任務(wù)位置坐標(biāo)是否位于工作站半徑交叉區(qū)域內(nèi)，若是，則計(jì)算與任務(wù)位置相鄰的兩個(gè)工作站下轄的每個(gè)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置的電量消耗系數(shù)εi，選取電量消耗系數(shù)最小的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置，否則，計(jì)算任務(wù)位置所在的工作站內(nèi)下轄的每個(gè)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置的電量消耗系數(shù)εi，選取電量消耗系數(shù)最小的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置；
參與電量消耗系數(shù)計(jì)算的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置的電量均需大于完成監(jiān)測(cè)任務(wù)所需電量；
其中，εi表示第i個(gè)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置的電量消耗系數(shù)；ii和iti分別表示第i個(gè)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置完成任務(wù)所需消耗的電量和當(dāng)前剩余電量；
風(fēng)向影響因子依據(jù)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置所在工作站的實(shí)時(shí)風(fēng)速分解到無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置與任務(wù)坐標(biāo)之間的方向向量的風(fēng)速，從預(yù)先存儲(chǔ)的風(fēng)速和風(fēng)向影響因子對(duì)應(yīng)表中獲??；
當(dāng)沒(méi)有裝置能夠單獨(dú)完成任務(wù)時(shí)，風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心應(yīng)遵循分割原則對(duì)任務(wù)進(jìn)行分割，將原任務(wù)分為多組子任務(wù)，然后重復(fù)本步驟；
步驟4：被選中的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置利用車(chē)載的gps定位系統(tǒng)抵達(dá)任務(wù)位置，測(cè)量任務(wù)位置的實(shí)時(shí)風(fēng)速，將風(fēng)速數(shù)據(jù)、測(cè)量時(shí)間連同該裝置的剩余電量實(shí)時(shí)返回給工作站，工作站將無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置返回的數(shù)據(jù)發(fā)送給風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心；
風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心根據(jù)得到的剩余電量信息對(duì)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置進(jìn)行評(píng)估，當(dāng)裝置剩余電量不足時(shí)，進(jìn)行任務(wù)再初始化，重復(fù)步驟3；
步驟5：風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心接受并存儲(chǔ)中無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置返回的任務(wù)信息。當(dāng)一次任務(wù)被分割成多個(gè)子任務(wù)時(shí)，在任務(wù)信息中按時(shí)間序列分組存放子任務(wù)信息.風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心將一組信息返回地面列車(chē)控制中心；
步驟6：地面列車(chē)控制中心接受并存儲(chǔ)風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心返回的任務(wù)信息，根據(jù)信息內(nèi)容實(shí)時(shí)對(duì)列車(chē)進(jìn)行調(diào)度；
步驟7：當(dāng)測(cè)量任務(wù)完成后，風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心向工作站發(fā)送任務(wù)完成的信號(hào)，工作站向進(jìn)行該任務(wù)的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置發(fā)送任務(wù)完成的信號(hào)，該無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置返回工作站進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。
風(fēng)速有方向，無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置飛向任務(wù)位置的飛行方向與風(fēng)速方向在同一側(cè)時(shí)，風(fēng)向影響因子為順風(fēng)因子
風(fēng)向影響因子由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，其計(jì)算公式如下：
其中，e為飛行過(guò)程消耗電量，s順與s逆表示無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置在順風(fēng)和逆風(fēng)情況下走過(guò)的距離。
風(fēng)速測(cè)量任務(wù)位置可以根據(jù)需要選定，對(duì)于以常規(guī)手段難以監(jiān)測(cè)的位置，利用本方法亦可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。這些位置通常包括隧道內(nèi)壁表面某一位置(如頂部等)，難以架設(shè)測(cè)量裝置的位置(如斜坡等)。
如圖1所示為任務(wù)區(qū)間的劃分示意圖，對(duì)一段長(zhǎng)度為l的待檢測(cè)區(qū)段中，利用5組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置將該區(qū)段劃分為4個(gè)區(qū)間，圖中小圓圈即為工作站設(shè)置點(diǎn)，以每一個(gè)工作站為原點(diǎn)建立三維坐標(biāo)系。每一組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置有著相同的有效工作半徑，在該區(qū)段中是r。一個(gè)區(qū)間的長(zhǎng)度為a，a＝r。為了完全覆蓋該區(qū)段，應(yīng)保證4r≥l。
對(duì)于任意一段長(zhǎng)度為l0的區(qū)段，采用n組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置覆蓋該區(qū)段，則應(yīng)該有(n-1)r≥l。
分割原則在于最大限度利用任務(wù)區(qū)段工作站下轄的無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力。子任務(wù)指令在形式上與原任務(wù)指令相同。風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心根據(jù)子任務(wù)對(duì)工作站下轄無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置的續(xù)航狀態(tài)進(jìn)行基于電量消耗系數(shù)的能力評(píng)估，工作站派出滿足電量消耗系數(shù)最低的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置赴任務(wù)位置執(zhí)行測(cè)量任務(wù)。
本方法可以進(jìn)行截面風(fēng)速測(cè)量(即多組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置位于同一截面之內(nèi))，可以達(dá)到對(duì)軌道上某一位置進(jìn)行全面風(fēng)速測(cè)量的目的，從而對(duì)軌道上某一截面的風(fēng)速情況做一個(gè)全面的評(píng)估。當(dāng)指派多組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置對(duì)多個(gè)截面進(jìn)行風(fēng)速測(cè)量時(shí)，便形成了風(fēng)速測(cè)量柱體，此時(shí)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置群測(cè)量的是軌道上某一段空間內(nèi)的實(shí)時(shí)風(fēng)速，測(cè)量區(qū)域從二維的平面變成了三維的空間。
實(shí)時(shí)風(fēng)速數(shù)據(jù)、測(cè)量時(shí)間以及剩余電量依次通過(guò)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置→工作站→風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心。
如圖3所示一種基于無(wú)人機(jī)群智能續(xù)航控制的鐵路沿線風(fēng)速測(cè)量控制系統(tǒng)，包括：
地面列車(chē)控制中心，包括列車(chē)調(diào)度模塊、風(fēng)速信息存儲(chǔ)模塊以及第一無(wú)線通訊模塊；
風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心，包括無(wú)人機(jī)調(diào)度模塊、任務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、中央處理器模塊以及第二無(wú)線通訊模塊；
工作站，包括無(wú)人機(jī)操作模塊、無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)、第三無(wú)線通訊模塊、風(fēng)速測(cè)量模塊以及若干無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置；
其中，每個(gè)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置包括飛行裝置以及裝載在飛行裝置上的超聲波風(fēng)速儀、列車(chē)速度測(cè)量裝置、距離傳感器、kinect傳感器、第四無(wú)線通訊模塊及gps模塊；
無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置實(shí)時(shí)采集任務(wù)位置的風(fēng)速數(shù)據(jù)；
工作站接收無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置實(shí)時(shí)采集的消息，并將消息傳送至風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心，風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心對(duì)消息進(jìn)行分析處理，然后發(fā)送給地面列車(chē)控制中心；
所述風(fēng)速監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)中心和地面列車(chē)控制中心按照上述方法對(duì)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)鐵路沿線特定位置的風(fēng)速測(cè)量。
所述無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置上還設(shè)置有l(wèi)ed燈。
通過(guò)運(yùn)用本發(fā)明所述的方案，鐵路調(diào)度部分不再需要在鐵路沿線安裝大量高成本的風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)，填補(bǔ)了因現(xiàn)行測(cè)量手段離散性和固定性導(dǎo)致的盲區(qū)。
以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。