CN112363249A - 一种移动式气象测量方法及装置 - Google Patents

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CN112363249A CN202010910337.1A CN202010910337A CN112363249A CN 112363249 A CN112363249 A CN 112363249A CN 202010910337 A CN202010910337 A CN 202010910337A CN 112363249 A CN112363249 A CN 112363249A
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张斌
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刘湘
武云发
陈郑淦哲
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    • G01S19/45—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement
    • G01S19/47—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement the supplementary measurement being an inertial measurement, e.g. tightly coupled inertial

Abstract

本发明提供一种移动式气象测量方法及其装置，包括：通过移动的气象测量装置进行气象采集，当：所述气象测量装置水平静止时，对于在水平面上任意方向摆放的超声波风速风向传感器，通过所述气象测量装置上的惯性元件进行校正，获得此时的气象数据；所述气象测量装置处于运动时，根据GPS信号获得所述气象测量装置的速度、位置信息；再，根据所述气象测量装置上的惯性元件进行校正，获得校正后的气象数据；最后，将所述气象测量装置的速度、位置信息与所述校正后的气象数据进行结合，得到获得此时的气象数据。本发明能够在GPS信号丢失或者信号不良时，提供准确的气象信息，提高测量精度和装置的应用范围。

Description

一种移动式气象测量方法及装置
技术领域
本发明涉及一种移动式气象测量方法及其装置，特别涉及一种基于组合导航的移动式超声波风速风向测量方法及其装置。
背景技术
目前，由于电力系统中的高压输电架空线路分布范围广，现有静态气象装置和仅有GPS作为速度测量的移动气象装置无法满足对输电线路周围环境气象的覆盖性采集工作，且现有手段的数据采集工作量大，无法满足对于分布广泛的高压输电线路环境气象的快速、精确采集需求。
采用基于惯性导航系统和全球定位系统(GPS)的组合导航则可以应对在输电线路巡线时，由于外界信号丢失无法给测量装置提供完整的位置、速度信息的情况，同时提高对于位置、速度的测量精度。结合超声波风速风向仪和其他气象传感器完成移动采集气象数据的任务。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中，移动气象数据采集中风速、风向精度不高，同时应用范围小的缺点与不足，提供一种移动式气象测量方法及其装置，能够在移动环境下，以及GPS信号丢失或者信号不良时，提供准确的气象信息，以及装置速度、位置信息，提高测量精度和装置的应用范围。可应用范围包括电网线路巡检、移动测绘、野外作业等移动环境下的环境位置及精确气象测量工作。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种移动式气象测量方法，包括：
通过移动的气象测量装置进行气象采集，当：
所述气象测量装置水平静止时，对于在水平面上任意方向摆放的超声波风速风向传感器，通过所述气象测量装置上的惯性元件进行校正，获得此时的气象数据；
所述气象测量装置处于运动时，根据GPS信号获得所述气象测量装置的速度、位置信息；再，根据所述气象测量装置上的惯性元件进行校正，获得校正后的气象数据；最后，将所述气象测量装置的速度、位置信息与所述校正后的气象数据进行结合，得到获得此时的气象数据。
所述“气象测量装置处于运动时”：
若GPS信号弱，根据所述气象测量装置上的惯性元件得到所述气象测量装置的运动信息；再，根据所述气象测量装置上的惯性元件进行校正，获得校正后的气象数据，以获得此时的气象数据；
具体包括以下步骤：
θ静＝θ测+θ装置-kπ当θ测+θ装置＜360°时k＝0，θ测+θ装置≥360°时k＝2
θ＝θ装置-θ静
Figure BDA0002663022520000021
θ实＝θ装置+k*arccos((V测*cosθ-V惯导)÷V实)-k1π
当V测*cosθ-V组合＜0时，k＝1；当V测*cosθ-V组合＞0时，k＝-1；
当θ实＜360时，k1＝0；当θ实＞360时，k1＝2；
其中V实为实际现场风速，V测为所述气象测量装置移动状态测量到的风速，V惯导为所述气象测量装置运动运动速度，θ实为实际现场风向，θ测为所述气象测量装置测量到的风向，θ装置为所述气象测量装置在水平面指北线实际指向方向，θ静为所述气象测量装置移动状态下的风向转换为气象测量装置静止状态时所得到的风向,θ为实际风向与所述气象测量装置移动航向的夹角。
所述“气象测量装置水平静止时，对于在水平面上任意方向摆放的超声波风速风向传感器，通过所述气象测量装置上的惯性元件进行校正”，包括以下步骤：
V实＝V测；
θ实＝θ测+θ装置-kπ；
当θ测+θ装置＜360°时k＝0，θ测+θ装置≥360°时k＝2
其中，V实为实际现场风速，V测为水平静止状态下超声波风速风向传感器测量到的风速，θ实为实际现场风向，θ测为水平静止状态下测量的风向，θ装置为水平面指北线实际指向方向。
所述“气象测量装置处于运动时，根据GPS信号获得所述气象测量装置的速度、位置信息；再，根据所述气象测量装置上的惯性元件进行校正，获得校正后的气象数据；最后，将所述气象测量装置的速度、位置信息与所述校正后的气象数据进行结合，得到获得此时的气象数据”，包括以下步骤：
1.组合导航的解算：
建立组合导航的状态方程：
Figure BDA0002663022520000033
式中F(t)为所述气象测量装置的状态转移矩阵，X(t)为所述气象测量装置的状态量，G(t)为所述气象测量装置的控制矩阵，W(t)为所述气象测量装置的白噪声矩阵；
2.建立组合导航系统量测方程：
Figure BDA0002663022520000034
式中Z为所述气象测量装置的组合导航测量值，H为所述气象测量装置的量测矩阵，V为所述气象测量装置的量测噪声；
3.建立气象测量装置姿态误差方程：
Figure BDA0002663022520000031
Figure BDA0002663022520000032
Figure BDA0002663022520000041
式中，φE,φN,φU分别为所述气象测量装置的东、北、天方向的姿态误差角，δL,δλ,δh分别所述气象测量装置的精度、纬度、高度的误差，VE,VN,VU分别为所述气象测量装置东、北、天方向的速度值，δVE,δVN,δVU分别为所述气象测量装置东、北、天方向的速度误差，εE,εN,εU分别为所述气象测量装置中的陀螺仪东、北、天方向的慢变漂移，ωie为地球自转角速率，RN为沿卯酉圈的上曲率半径，RM为子午圈的主曲率半径，h为高度，L为经度；
4.建立气象测量装置速度误差方程：
Figure BDA0002663022520000042
Figure BDA0002663022520000043
Figure BDA0002663022520000044
式中，fE,fU,fN分别为东、北、天方向的地球偏扁率，
5.建立气象测量装置位置误差方程
Figure BDA0002663022520000045
Figure BDA0002663022520000046
Figure BDA0002663022520000051
其中，δL,δλ,δh分别所述气象测量装置的精度、纬度、高度的误差；RN为沿卯酉圈的上曲率半径，RM为子午圈的主曲率半径，h为高度，L为经度；
6.建立气象测量装置惯性仪表误差方程：
陀螺仪误差方程：取陀螺仪漂移为：
ε＝εb+εr+wg
其中，εb表示随机常数；εr表示一阶马尔科夫过程；wg为白噪声；
假定三个轴向的陀螺仪模型相同，均为：
Figure BDA0002663022520000052
Figure BDA0002663022520000053
其中Tr表示相关时间；
建立气象测量装置加速度计误差模型如下：
Figure BDA0002663022520000054
其中Ta表示相关时间常数；
卡尔曼滤波解算：
滤波增益：
Figure BDA0002663022520000055
状态估计：
Xk＝Xk/k-1+Kk(Zk-HkXk/k-1)
均方误差：
Figure BDA0002663022520000056
同时，气象测量装置定北向与装置前进方向同一指向，然后进行运动状态下的风速、风向校正，此时风速、风向校正结果为：
θ静＝θ测+θ装置-kπ当θ测+θ装置＜360°时k＝0，θ测+θ装置≥360°时k＝2
θ＝θ装置-θ静
Figure BDA0002663022520000061
θ实＝θ装置+k*arccos((V测*cosθ-V组合)÷V实)-k1π
当V测*cosθ-V组合＜0时，k＝1；当V测*cosθ-V组合＞0时，k＝-1；
当θ实＜360时，k1＝0；当θ实＞360时，k1＝2；
其中V实为实际现场风速，V测为移动状态下超声波风速风向传感器测量到的风速，V组合为GPS获取的装置运动速度、航向和位置信息和惯性元件的组合导航得到装置运动运动速度，θ实为实际现场风向，θ测为超声波传感器测量到的风向，θ装置为气象测量装置在水平面指北线实际指向方向且与装置航向角相等，θ静为气象测量装置移动状态下转换为气象测量装置静止状态下所得到的风向，θ为实际风向与装置移动航向的夹角。
一种移动式气象测量装置，包括：
传感器，用于采集外界数据；
控制器，与所述传感器连接，用于采集所述传感器采集的数据；
通讯模块，与所述控制器连接，用于无线通信；
存储器，与所述控制器连接，用于在GRPS信号弱的时候，存储所述传感器采集的数据；
显示器，与所述控制器连接，用于显示所述气象数据。
所述“传感器”，包括：
光照传感器、气压传感器、温湿度传感器、超声波风速风向传感器、三维电子罗盘、GPS加北斗双定位模块以及惯性元件中的一种或几种；
所述三维电子罗盘与所述超声波风速风向传感器均为水平安装；
所述三维电子罗盘测量指向与所述移动式气象测量装置的定北向同向。
上述的一种移动式气象测量装置，还包括：
集成箱体，用于设置所述传感器、所述控制器、所述通讯模块、所述存储器以及所述显示器；
外部接口，设置在所述集成箱体上，用于设置外界的SD卡存储器。
上述的一种移动式气象测量装置，还包括：
供电电源，与所述存储器、所述控制器、所述通讯模块、所述显示器电性相连，用于供电。
本发明所带来的有益效果为：本发明由惯性导航判断移动式气象测量装置的状态：在装置水平静止时，利用惯性元件校正水平面任意方向摆放下的超声波风速风向传感器测量的风速、风向；在移动式气象测量装置移动状态下，若GPS信号强，GPS加惯性元件的组合导航得到移动式气象测量装置的运动信息，基于本文算法进行运动状态下的风速、风向校正；若GPS信号弱，惯性导航得到移动式气象测量装置运动信息，进行运动状态下的风速、风向校正；其它气象数据采集，数据保存至SD卡并且通过GPRS发送给终端设备。本发明能够在GPS信号丢失或者信号不良时，提供准确的气象信息，提高测量精度和装置的应用范围。
附图说明
图1为本发明所述方法的工作逻辑图。
图2为位置解算算法流程图。
图3为静止状态下风向校准情形1的示意图。
图4为静止状态下风向校准情形2的示意图。
图5为运动状态下风速、风向校准示意图。
图6为本发明所述移动式气象测量装置的系统框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
如图1～5，一种移动式气象测量方法，包括：通过移动的气象测量装置进行气象采集，当：所述气象测量装置水平静止时，对于在水平面上任意方向摆放的超声波风速风向传感器，通过所述气象测量装置上的惯性元件进行校正，获得此时的气象数据；所述气象测量装置处于运动时，根据GPS信号获得所述气象测量装置的速度、位置信息；再，根据所述气象测量装置上的惯性元件进行校正，获得校正后的气象数据；最后，将所述气象测量装置的速度、位置信息与所述校正后的气象数据进行结合，得到获得此时的气象数据。
其中，本发明如果判断所述气象测量装置水平静止，利用惯性元件校正水平面任意方向摆放下的超声波风速风向传感器测量的风速、风向，此时超声波风速风向传感器测得风速为实际风速，风速、风向校正结果为：
V实＝V测
θ实＝θ测+θ装置-kπ当θ测+θ装置＜360°时k＝0，θ测+θ装置≥360°时k＝2
其中V实为实际现场风速，V测为水平静止状态下超声波风速风向传感器测量到的风速，θ实为实际现场风向，θ测为水平静止状态下超声波传感器测量到的风向，θ装置为气象测量装置在水平面指北线实际指向方向。
在所述气象测量装置，在移动状态下，若GPS信号强，利用GPS获取的装置运动速度、航向和位置信息和惯性元件的组合导航得到装置运动信息，进行运动运动状态下的风速、风向校正，步骤如下：
组合导航的解算：
建立组合导航的状态方程：
Figure BDA0002663022520000082
式中F(t)为气象测量装置的状态转移矩阵，X(t)为气象测量装置的状态量，G(t)为气象测量装置的控制矩阵，W(t)为气象测量装置的白噪声矩阵；
建立组合导航系统量测方程：
Figure BDA0002663022520000081
式中Z为气象测量装置的组合导航测量值，H为气象测量装置的量测矩阵，V为气象测量装置的量测噪声；
建立所述气象测量装置姿态误差方程：
Figure BDA0002663022520000091
Figure BDA0002663022520000092
Figure BDA0002663022520000093
式中，φE,φN,φU分别为气象测量装置东、北、天方向的姿态误差角，δL,δλ,δh分别装置的精度、纬度、高度的误差，VE,VN,VU分别为气象测量装置在东、北、天方向的速度值，δVE,δVN,δVU分别为气象测量装置在东、北、天方向的速度误差，εE,εN,εU分别为气象测量装置体系下陀螺仪东、北、天方向的的慢变漂移，ωie为地球自转角速率，RN为沿卯酉圈的上曲率半径，RM为子午圈的主曲率半径，h为高度，L为经度；
建立所述气象测量装置速度误差方程：
Figure BDA0002663022520000094
Figure BDA0002663022520000095
Figure BDA0002663022520000096
式中，fE,fU,fN分别为东、北、天方向的地球偏扁率，
建立所述气象测量装置位置误差方程
Figure BDA0002663022520000101
Figure BDA0002663022520000102
Figure BDA0002663022520000103
建立所述气象测量装置惯性仪表误差方程：
陀螺仪误差方程：取陀螺仪漂移为：
ε＝εb+εr+wg
其中，εb表示随机常数；εr表示一阶马尔科夫过程；wg为白噪声；
假定三个轴向的陀螺仪模型相同，均为：
Figure BDA0002663022520000104
Figure BDA0002663022520000105
其中Tr表示相关时间；
建立所述气象测量装置加速度计误差模型如下：
Figure BDA0002663022520000106
其中Ta表示相关时间常数；
卡尔曼滤波解算：
滤波增益：
Figure BDA0002663022520000107
状态估计：
Xk＝Xk/k-1+Kk(Zk-HkXk/k-1)
均方误差：
Figure BDA0002663022520000108
同时，所述气象测量装置定北向与装置前进方向同一指向，然后进行运动状态下的风速、风向校正，此时风速、风向校正结果为：
θ静＝θ测+θ装置-kπ当θ测+θ装置＜360°时k＝0，θ测+θ装置≥360°时k＝2
θ＝θ装置-θ静
Figure BDA0002663022520000111
θ实＝θ装置+k*arccos((V测*cosθ-V组合)÷V实)-k1π
当V测*cosθ-V组合＜0时，k＝1；当V测*cosθ-V组合＞0时，k＝-1；
当θ实＜360时，k1＝0；当θ实＞360时，k1＝2；
其中V实为实际现场风速，V测为移动状态下超声波风速风向传感器测量到的风速，V组合为GPS获取的所述气象测量装置运动速度、航向、位置信息和惯性元件的组合导航得到所述气象测量装置的运动速度，θ实为实际现场风向，θ测为超声波传感器测量到的风向，θ装置为气象测量装置在水平面指北线实际指向方向，一般的，θ装置与所述气象测量装置航向角相等，θ静为气象测量装置移动状态下转换为气象测量装置静止状态下所得到的风向，θ为实际风向与装置移动航向的夹角。
在所述气象测量装置移动状态下，若GPS信号弱，利用惯性元件的惯性导航得到气象测量装置的运动信息，同时，所述气象测量装置定北向与所述气象测量装置前进方向同一指向，然后进行运动状态下的风速、风向校正，此时风速、风向校正结果为：
θ静＝θ测+θ装置-kπ当θ测+θ装置＜360°时k＝0，θ测+θ装置≥360°时k＝2
θ＝θ装置-θ静
Figure BDA0002663022520000112
θ实＝θ装置+k*arccos((V测*cosθ-V惯导)÷V实)-k1π
当V测*cosθ-V组合＜0时，k＝1；当V测*cosθ-V组合＞0时，k＝-1；
当θ实＜360时，k1＝0；当θ实＞360时，k1＝2；
其中V实为实际现场风速，V测为移动状态下超声波风速风向传感器测量到的风速，V惯导为惯性元件得到所述气象测量装置的运动速度，θ实为实际现场风向，θ测为超声波传感器测量到的风向，θ静为气象测量装置移动状态下转换为气象测量装置静止状态下所得到的风向,θ为实际风向与装置移动航向的夹角。
如图6，一种移动式气象测量装置，包括移动载体、传感器、控制器、通讯模块、存储器、存储器、显示器、集成箱体、外部接口以及供电电源；其中，传感器，用于采集外界数据；控制器与所述传感器连接，用于采集所述传感器采集的数据；通讯模块与所述控制器连接，用于无线通信；存储器与所述控制器连接，用于在GRPS信号弱的时候，存储所述传感器采集的数据；显示器与所述控制器连接，用于显示所述气象数据；集成箱体，用于设置所述传感器、所述控制器、所述通讯模块、所述存储器以及所述显示器；外部接口设置在所述集成箱体上，用于设置外界的SD卡存储器；供电电源与所述存储器、所述控制器、所述通讯模块、所述显示器电性相连，用于供电。
其中，所述“传感器”，包括：光照传感器、气压传感器、温湿度传感器、超声波风速风向传感器、三维电子罗盘、GPS加北斗双定位模块以及惯性元件中的一种或几种；所述三维电子罗盘与所述超声波风速风向传感器均为水平安装；所述三维电子罗盘测量指向与所述移动式气象测量装置的定北向同向。
有传感器采集的其它气象数据采集，数据保存至SD卡并且通过GPRS发送给终端设备。
所述存储器包括：传感器与控制器的接口电路、内部存储器、外部SD卡存储器、控制器与内部和外部存储器接口电路；所述通讯模块包括：GPRS模块装配4G无线网卡、HC-05蓝牙模块、无线E34-2G4H20D模块，通信模块与控制器连接电路；所述显示器包括：2.8寸TFT屏，显示器与控制器连接电路；
所述气象测量装置还可以根据实际需要设置外部设施，如车载/无人机载式固定支架；所述外部接口包括电池充电接口，电源开关按钮，外部SD卡存储器插拔口。
优选的，光照传感器置于基于组合导航的移动式超声波风速风向装置的顶部；优选的，供电电源包括12V4800毫安锂电池。
需要明确的是：本文所述的移动载体，用于将集成箱体设置在所述移动载体上，该载体可以为履带机器人等，结构类似如CN 204210600中所公开的履带载具。
本发明能够在GPS信号丢失或者信号不良时，提供准确的气象信息，提高测量精度，同时可以观测空气的温度、湿度、大气压强。应用范围包括电网线路巡检、移动测绘、野外作业等移动环境下的环境位置及精确气象测量工作，能在移动环境下提供给观测者清晰的气象、位置测量结果，提高移动作业效率，免去频繁停车测量环境数据。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易变化或替换，都属于本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种移动式气象测量方法，其特征在于，包括：
通过移动的气象测量装置进行气象采集，当：
所述气象测量装置水平静止时，对于在水平面上任意方向摆放的超声波风速风向传感器，通过所述气象测量装置上的惯性元件进行校正，获得此时的气象数据；
所述气象测量装置处于运动时，根据GPS信号获得所述气象测量装置的速度、位置信息；再，根据所述气象测量装置上的惯性元件进行校正，获得校正后的气象数据；最后，将所述气象测量装置的速度、位置信息与所述校正后的气象数据进行结合，得到获得此时的气象数据。
2.根据权利要求1所述的一种移动式气象测量方法，其特征在于，“所述气象测量装置处于运动时”：
若GPS信号弱，根据所述气象测量装置上的惯性元件得到所述气象测量装置的运动信息；再，根据所述气象测量装置上的惯性元件进行校正，获得校正后的气象数据，以获得此时的气象数据。
3.根据权利要求2所述的一种移动式气象测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
θ转换＝θ测+θ装置-kπ当θ测+θ装置＜360°时k＝0，θ测+θ装置≥360°时k＝2
θ＝θ装置-θ转换
Figure RE-FDA0002887429960000011
θ实＝θ装置+k*arccos((V测*cosθ-V惯导)÷V实)-k1π
当θ装置＜θ转换≤θ装置+π或当θ装置+π＞360,0＜θ转换≤θ装置-π，则k＝1
当θ装置-π≤θ转换≤θ装置或当θ装置+π＜0,θ装置+π≤θ转换≤2π，则k＝-1
当风从气象测量装置移动方向左侧吹来时k＝-1，当风从气象测量装置移动方向右侧吹来时k＝1
当θ实＜360时，k1＝0；当θ实＞360时，k1＝2；
其中V实为实际现场风速，V测为所述气象测量装置移动状态测量到的风速，V惯导为所述气象测量装置运动运动速度，θ实为实际现场风向，θ测为所述气象测量装置在气象测量装置指北线任意指向下测量到的风向,θ装置为所述气象测量装置在水平面指北线实际指向方向，θ转换为在气象测量装置指北线任意指向下测量到的风向转换为相对正北方向的角度,θ为实际风向与所述气象测量装置移动航向的夹角。
4.根据权利要求1所述的一种移动式气象测量方法，其特征在于：
所述“气象测量装置水平静止时，对于在水平面上任意方向摆放的超声波风速风向传感器，通过所述气象测量装置上的惯性元件进行校正”，包括以下步骤：
V实＝V测；
θ实＝θ测+θ装置-kπ；
当θ测＋θ装置＜360°时k＝0，θ测+θ装置≥360°时k＝2
其中，V实为实际现场风速，V测为水平静止状态下超声波风速风向传感器测量到的风速，θ实为实际现场风向，θ测为水平静止状态下测量的风向，θ装置为水平面指北线实际指向方向。
5.根据权利要求1所述的一种移动式气象测量方法，其特征在于：
所述“气象测量装置处于运动时，根据GPS信号获得所述气象测量装置的速度、位置信息；再，根据所述气象测量装置上的惯性元件进行校正，获得校正后的气象数据；最后，将所述气象测量装置的速度、位置信息与所述校正后的气象数据进行结合，得到获得此时的气象数据”，包括以下步骤：
1.组合导航的解算：
建立组合导航的状态方程：
Figure RE-FDA0002887429960000034
式中F(t)为所述气象测量装置的状态转移矩阵，X(t)为所述气象测量装置的状态量，G(t)为所述气象测量装置的控制矩阵，W(t)为所述气象测量装置的白噪声矩阵；
2.建立组合导航系统量测方程：
Figure RE-FDA0002887429960000035
式中Z为所述气象测量装置的组合导航测量值，H为所述气象测量装置的量测矩阵，V为所述气象测量装置的量测噪声；
3.建立所述气象测量装置姿态误差方程：
Figure RE-FDA0002887429960000031
Figure RE-FDA0002887429960000032
Figure RE-FDA0002887429960000033
式中，φE,φN,φU分别为所述气象测量装置的东、北、天方向的姿态误差角，δL,δλ,δh分别所述气象测量装置的精度、纬度、高度的误差，VE,VN,VU分别为所述气象测量装置东、北、天方向的速度值，δVE,δVN,δVU分别为所述气象测量装置东、北、天方向的速度误差，εE,εN,εU分别为所述气象测量装置中的陀螺仪东、北、天方向的慢变漂移，ωie为地球自转角速率，RN为沿卯酉圈的上曲率半径，RM为子午圈的主曲率半径，h为高度，L为经度；
4.建立所述气象测量装置速度误差方程：
Figure RE-FDA0002887429960000041
Figure RE-FDA0002887429960000042
Figure RE-FDA0002887429960000043
式中，fE,fU,fN分别为东、北、天方向的地球偏扁率，
5.建立所述气象测量装置位置误差方程
Figure RE-FDA0002887429960000044
Figure RE-FDA0002887429960000045
Figure RE-FDA0002887429960000046
其中，δL,δλ,δh分别所述气象测量装置的精度、纬度、高度的误差；RN为沿卯酉圈的上曲率半径，RM为子午圈的主曲率半径，h为高度，L为经度；
6.建立所述气象测量装置惯性仪表误差方程：
陀螺仪误差方程：取陀螺仪漂移为：
ε＝εb+εr+wg
其中，εb表示随机常数；εr表示一阶马尔科夫过程；wg为白噪声；
假定三个轴向的陀螺仪模型相同，均为：
Figure RE-FDA0002887429960000047
Figure RE-FDA0002887429960000051
其中Tr表示相关时间；
建立所述气象测量装置加速度计误差模型如下：
Figure RE-FDA0002887429960000052
其中Ta表示相关时间常数；
卡尔曼滤波解算：
滤波增益：
Figure RE-FDA0002887429960000053
状态估计：
Xk＝Xk/k-1+Kk(Zk-HkXk/k-1)
均方误差：
Figure RE-FDA0002887429960000054
同时，所述气象测量装置定北向与装置前进方向同一指向，然后进行运动状态下的风速、风向校正，此时风速、风向校正结果为：
θ转换＝θ测+θ装置-kπ当θ测+θ装置＜360°时k＝0，θ测+θ装置≥360°时k＝2
θ＝θ装置-θ转换
Figure RE-FDA0002887429960000055
θ实＝θ装置+k*arccos((V测*cosθ-V组合)÷V实)-k1π
当θ装置＜θ转换≤θ装置+π或当θ装置+π＞360,0＜θ转换≤θ装置-π，则k＝1
当θ装置-π≤θ转换≤θ装置或当θ装置+π＜0,θ装置+π≤θ转换≤2π，则k＝-1
当风从气象测量装置移动方向左侧吹来时k＝-1，当风从气象测量装置移动方向右侧吹来时k＝1
当θ实＜360时，k1＝0；当θ实＞360时，k1＝2；
其中V实为实际现场风速，V测为移动状态下超声波风速风向传感器测量到的风速，V组合为GPS获取的所述气象测量装置运动速度、航向和位置信息和惯性元件的组合导航得到所述气象测量装置运动运动速度，θ实为实际现场风向，θ测为所述气象测量装置在气象测量装置指北线任意指向下测量到的风向,θ装置为所述气象测量装置在水平面指北线实际指向方向，θ转换为在气象测量装置指北线任意指向下测量到的风向转换为相对正北方向的角度，θ为实际风向与所述气象测量装置移动航向的夹角。
6.一种移动式气象测量装置，其特征在于，包括：
传感器，用于采集外界数据；
控制器，与所述传感器连接，用于采集所述传感器采集的数据；
通讯模块，与所述控制器连接，用于无线通信；
存储器，与所述控制器连接，用于在GRPS信号弱的时候，存储所述传感器采集的数据；
显示器，与所述控制器连接，用于显示所述气象数据。
7.根据权利要求6所述的一种移动式气象测量装置，其特征在于，所述“传感器”，包括：
光照传感器、气压传感器、温湿度传感器、超声波风速风向传感器、三维电子罗盘、GPS加北斗双定位模块以及惯性元件中的一种或几种；
所述三维电子罗盘与所述超声波风速风向传感器均为水平安装；
所述三维电子罗盘测量指向与所述移动式气象测量装置的定北向同向。
8.根据权利要求6所述的一种移动式气象测量装置，其特征在于，还包括：
集成箱体，用于设置所述传感器、所述控制器、所述通讯模块、所述存储器以及所述显示器；
外部接口，设置在所述集成箱体上，用于设置外界的SD卡存储器。
9.根据权利要求6所述的一种移动式气象测量装置，其特征在于，还包括：
供电电源，与所述存储器、所述控制器、所述通讯模块、所述显示器电性相连，用于供电。
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