CN113959987B - 一种机场能见度圆周运动测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明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。
Description
技术领域
本发明属于机场能见度测量技术领域，具体涉及一种机场能见度圆周运动测量方法及装置。
背景技术
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：
1、人工观测的主观性较强，难以对结果进行客观质量控制。
2、观测目标物选取困难。
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。
4、人工观测的观测位置难以满足要求。
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。
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。
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。
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。
发明内容
本发明针对上述缺陷，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。
本发明提供如下技术方案：一种机场能见度圆周运动测量方法，包括以下步骤：
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；
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AN计算模型：PN(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，mi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＝PN(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Pm(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AN；
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Pm(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)、PN(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[XA YA ZA]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)。
进一步地，所述N个测量点之间每两个测量点相隔45°。
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AN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AN：AN＝A′N+A″N。
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Pm(1)′的计算模型为：Pm(1)′＝PN(O)-A″N。
进一步地，所述S5步骤中的大气透过率τ的计算模型为：
进一步地，所述S6步骤中采用最小二乘法构建消光系数σ的方法为：
采用最小二乘法基本原理，可得：
令一阶偏导为0，则：
进一步地，气象光学视程MOR≈3/σ，
进一步地，所述S6步骤中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[XA YA ZA]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任何像素点于地面坐标系水平平面上的坐标[XB YB]包括以下步骤：
S61：摄像机坐标系下的摄像机所采集到的图像中的成像坐标[XA YA ZA]T转换为地面坐标系坐标[XB YB ZB]T：
其中，H为所述摄像机距离地面的高度，θ为在垂直平面内摄像机与所述激光发射器所在水平线的夹角；
S62：根据光发射端的像素点(p0，q0)和摄像机所采集到的图像中的成像坐标[XAYA ZA]T计算地面坐标系的坐标位置(p，q)：
其中，A为摄像机摄像时放大的焦距；
S63：根据所述S61步骤得到的地面坐标系坐标[XB YB ZB]T和所述S62步骤得到的地面坐标系的坐标位置(p，q)，构建运动接收端接收到的图像任何像素点于地面坐标系水平平面上的坐标[XB YB]与地面坐标系的坐标位置(p，q)的映射计算关系：
进而得到运动接收端接收到的图像任何像素点于地面坐标系水平平面上的坐标[XB YB]。
本发明还提供采用上述方法的机场能见度圆周运动测量装置，包括设置于底板上的激光发射器、设置于底板上的运动接收端装置，所述运动接收端装置包括外壳、光电探测器、设置于所述光电探测器上部的摄像机、与所述光电探测器通信连接的信号放大器、与所述信号放大器连接的电源、设置于底板下部的激光发射器支撑组件、设置于底板下部的光电探测器及摄像机滑动支撑组件；所述光电探测器与所述激光发射器于底板平面内的直线距离为5m；
所述信号放大器还与外部的计算机、传感器和控制器通信连接；所述激光发射器作为光发射端。
进一步地，所述激光发射器支撑组件由下至上依次包括设置于地面的固定杆、与激光发射器连接的第一支撑杆，连接所述第一支撑杆与所述固定杆的齿轮；
所述滑动支撑组件包括第二支撑杆、与所述第二支撑杆连接的旋转滑轮和圆形导轨，所述圆形导轨以固定杆与地面的固定杆锚点为圆心，所述圆形导轨的半径为5m，所述旋转滑轮沿圆形导轨相对于作为圆心的固定杆锚点做圆周运动。
本发明的有益效果为：
1、本发明提供的方法使用圆周运动测量方法测量大气透过率，相比较于现有技术中的独立的大气透射仪，其少了当基线长度为0的时候，移动接收端的相对误差减去发射端的相对误差。且该方法及系统在各种能见度条件下只具有较小的系统误差，大气透过率更加精确，其测量结果可以作为能见度仪比对测试的参考基准值。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。
2、本发明提供的方法通过于运动接收端的光电接收器上部设置摄像机，通过图像采集确定作为圆心的光发射端所在的像素点(p0,q0)，根据光发射端的像素点(p0,q0)和摄像机所采集到的图像中的成像坐标[XA YA ZA]T计算地面坐标系的坐标位置(p,q)，再通过构建运动接收端接收到的图像任何像素点于地面坐标系水平平面上的坐标[XB YB]与地面坐标系的坐标位置(p,q)的映射计算关系最终获得在地面坐标系中的水平平面上光发射端发射到运动接收端的图像的坐标[XB YB]，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。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为本发明实施例1提供的方法中N个测量点与作为圆心的光发射端的测量示意图；
图2为本发明实施例1提供的方法中测量大气透过率的流程图；
图3为发明实施例1提供的方法中圆周运动轨迹示意图；
图4为本发明实施例2提供的装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种机场能见度圆周运动测量方法，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，运动接收端的运动基线长度为5m，即运动接收端以光发射端所在圆心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；
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AN计算模型：PN(O)为运动接收端在N不同的运动接收端测量点停留接受测量时，光发射端的功率；/>为运动接收端在N个不同的运动接收端测量点停留接受测量时，运动接收端接收到的功率，mi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＝PN(O)A0/P(O)，根据光能量衰减量A″N计算对于N个不同运动接收端时光发射端的实际发射功率值Pm(1)′的计算模型，Pm(1)′＝PN(O)-A″N，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AN；
S4：根据S3步骤计算得到的光发射端的实际发射功率值Pm(1)′与测量得到的运动接收端在N个不同的运动接收端测量点停留接受测量时，运动接收端接收到的功率计算大气透过率τ；
S5：利用步骤S1计算得到的光能量衰减值A0至S4步骤得到的大气透过率τ中，得到有关于P(O)、PN(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MORS5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[XA YA ZA]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)。
如图1所示，N个测量点之间每两个测量点相隔45°。
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AN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S31步骤计算得到的A′N和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AN：AN＝A′N+A″N。S5步骤中的大气透过率τ的计算模型为：
具体地，圆周运动测量能见度方法过程如图1所示。首先将运动接收端运动至位置0点处，此时，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、反射等，直接传输到运动接收端的光电探测器。令A0表示此时系统所产生的光能量的衰减值，即由系统本身所造成的光的能量衰减值，不包含大气衰减值。系统本身所造成的光的能量衰减值为：
A0＝P(0)-Pm(0) (1)
式(1)中，P(0)为发射端在位置0点时，初始状态时激光发射端的发射功率；Pm(0)为运动接收端在位置0点时，接收端光电探测器接收到的功率，此时的运动距离为0。
运动接收端每圆周运动45°测量一次，共测量8个点，则P1(0)、P2(0)...Pn(0)表示运动接收端在不同位置点n处停留时，激光发射端0的功率；
Pm(1)、Pm(2)...Pm(n)表示运动接收端在不同位置点n处停留时，运动接收端接收到的功率。当运动接收端运动到第l点时：
基线长度为5m，运动接收端光检测器测量的值为Pm(1)，则：
A1＝P1(0)-Pm(1) (2)
其中A1为运动接收端运动到第l点时，此时整个测量系统产生的光能的光衰减量，其中既包含了5米运动基线长度的大气所造成的光衰减量A1'，也包含了测量装置本身所产生的光能的衰减量器A1"。
A1＝A1'+A1" (3)
其中，测量装置本身所产生的光能的衰减量与激光发射端的发射功率成正比，则：
A1"＝P1(0)A0/P(0) (4)
将式(4)带入(3)得：
A1＝A1'+P1(0)A0/P(0) (5)
考虑到测量装置本身所产生的光能的衰减量器A1"，故激光发射端的实际发射功率为Pm(1)'可表示为：
Pm(1)'＝P1(0)-A1"＝P1(0)-P1(0)A0/P(0) (6)
大气透过率是电磁波在大气中传播时，经大气衰减后的电磁波辐射通量与入射角时电磁辐射通量的比值。如图2所示，当运动接收端运动到第l点时，经大气衰减后的电磁波辐射通量则为Pm(1)，入射角时电磁辐射通量为激光发射端的实际发射功率为Pm(1)'。此时大气透过率为：
将式(1)带入(7)得：
在一次圆周运动时，时间比较短，可以认为大气透过率变化忽略不计，则当运动接收端运动到第l点时和当运动接收端运动到第n点时是大气透过率相同。因此，当运动接收端运动到第n点时，大气透过率为：
式(9)中，P(0)为发射端在位置0点时，初始状态时激光发射端的发射功率；Pm(0)为运动接收端在位置0点时，接收端光电探测器接收到的功率；Pn(0)为运动接收端在位置n点时，激光发射端的发射功率；；Pm(n)为运动接收端在位置n点时，接收端光电探测器接收到的功率。
采用最小二乘法构建消光系数σ的方法为：
采用最小二乘法基本原理，可得：
令一阶偏导为0，则：
气象光学视程MOR≈3/σ，
将(12)代入(13)中得：
其中n为1,2,3...8，当运动接收端位于不同的测量点时，可以得到n个大气透过率和测量基线长度，通过式(14)可计算出该区域气象光学视程MOR，进而判断该区域的能见度。
根据圆周运动测量方法，设计了圆周运动大气透过率的测量系统。系统由激光发射端、精密圆形导轨、运动接收端、通信系统、电源模块、及其他相关设备组成。其中圆周运动轨迹示意图见图3。
实施例2
本实施例提供采用实施例1提供的方法的机场能见度圆周运动测量装置，如图4所示，包括设置于底板上的激光发射器、设置于底板上的运动接收端装置，运动接收端装置包括外壳、光电探测器、设置于光电探测器上部的摄像机、与光电探测器通信连接的信号放大器、与信号放大器连接的电源、设置于底板下部的激光发射器支撑组件、设置于底板下部的光电探测器及摄像机滑动支撑组件；光电探测器与激光发射器于底板平面内的直线距离为5m；
信号放大器还与外部的计算机、传感器和控制器通信连接；激光发射器作为光发射端。
进一步地，激光发射器支撑组件由下至上依次包括设置于地面的固定杆、与激光发射器连接的第一支撑杆，连接第一支撑杆与固定杆的齿轮；
滑动支撑组件包括第二支撑杆、与第二支撑杆连接的旋转滑轮和圆形导轨，圆形导轨以固定杆与地面的固定杆锚点为圆心，圆形导轨的半径为5m，旋转滑轮沿圆形导轨相对于作为圆心的固定杆锚点做圆周运动。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (7)
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AN计算模型：PN(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，mi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＝PN(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Pm(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AN；
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Pm(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)、PN(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[XA YA ZA]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)；
所述S6步骤中采用最小二乘法构建消光系数σ的方法为：
采用最小二乘法基本原理，可得：
令一阶偏导为0，则：
气象光学视程MOR≈3/σ，
所述S6步骤中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[XA YB ZA]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任何像素点于地面坐标系水平平面上的坐标[XB YB]包括以下步骤：
S61：摄像机坐标系下的摄像机所采集到的图像中的成像坐标[XA YA ZA]T转换为地面坐标系坐标[XB YB ZB]T：
其中，H为所述摄像机距离地面的高度，θ为在垂直平面内摄像机与所述激光发射器所在水平线的夹角；
S62：根据光发射端的像素点(p0，q0)和摄像机所采集到的图像中的成像坐标[XA YA ZA]T计算地面坐标系的坐标位置(p，q)：
其中，A为摄像机摄像时放大的焦距；
S63：根据所述S61步骤得到的地面坐标系坐标[XB YB ZB]T和所述S62步骤得到的地面坐标系的坐标位置(p，q)，构建运动接收端接收到的图像任何像素点于地面坐标系水平平面上的坐标[XB YB]与地面坐标系的坐标位置(p，q)的映射计算关系：
进而得到运动接收端接收到的图像任何像素点于地面坐标系水平平面上的坐标[XBYB]。
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AN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AN：AN＝AN+AN。
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法，其特征在于，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Pm(1)′的计算模型为：Pm(1)′＝PN(O)-A″″。
5.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S5步骤中的大气透过率τ的计算模型为：
6.一种机场能见度圆周运动测量装置，其特征在于，所述装置应用权利要求1-5任意一项所述方法，包括设置于底板上的激光发射器、设置于底板上的运动接收端装置，所述运动接收端装置包括外壳、光电探测器、设置于所述光电探测器上部的摄像机、与所述光电探测器通信连接的信号放大器、与所述信号放大器连接的电源、设置于底板下部的激光发射器支撑组件、设置于底板下部的光电探测器及摄像机滑动支撑组件；所述光电探测器与所述激光发射器于底板平面内的直线距离为5m；
所述信号放大器还与外部的计算机、传感器和控制器通信连接；所述激光发射器作为光发射端。
7.根据权利要求6所述的机场能见度圆周运动测量装置，其特征在于，所述激光发射器支撑组件由下至上依次包括设置于地面的固定杆、与激光发射器连接的第一支撑杆，连接所述第一支撑杆与所述固定杆的齿轮；
所述滑动支撑组件包括第二支撑杆、与所述第二支撑杆连接的旋转滑轮和圆形导轨，所述圆形导轨以固定杆与地面的固定杆锚点为圆心，所述圆形导轨的半径为5m，所述旋转滑轮沿圆形导轨相对于作为圆心的固定杆锚点做圆周运动。
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