- SISTEMA Y MÉTODO PARA LA MEDICIÓNSYSTEM AND METHOD FOR MEASUREMENT
- DE CAMPOS DE VIENTOOF WIND FIELDS
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- OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION
- 1010
- La presente invención se refiere al campo de la física, más concretamente en la determinación y medida de campos de viento. El objeto de la invención consiste en un sistema que permite determinar campos de viento y sus características así como el método para obtener dicha caracterización mediante el citado sistema.The present invention relates to the field of physics, more specifically in the determination and measurement of wind fields. The object of the invention consists of a system that allows to determine wind fields and their characteristics as well as the method to obtain said characterization by means of said system.
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- ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
- 2 o2nd
- Muchas aplicaciones aeronáuticas, incluyendo la extracción de energía eólica, la gestión del tráfico aéreo y los sistemas de vuelo autónomo, requieren un conocimiento exhaustivo de los campos de viento (datos combinados sobre velocidad y la dirección del viento para una región y tiempo específicos) en ciertas regiones del espacio, que van desde el suelo hasta alturas de varios kilómetros.Many aeronautical applications, including wind energy extraction, air traffic management and autonomous flight systems, require a thorough knowledge of wind fields (combined data on wind speed and direction for a specific region and weather) in certain regions of space, ranging from the ground to heights of several kilometers.
- 25 3 o25 3rd
- El método más moderno y preciso para la caracterización de los campos de viento desde tierra consiste en la utilización de sistemas LIDAR; LIDAR (un acrónimo del inglés Light Detection and Ranging o Laser lmaging Detection and Ranging) es una tecnología que permite determinar la distancia desde un emisor láser a un objeto o superficie utilizando un haz láser pulsado. Al igual que ocurre con la tecnología radar, donde se utilizan ondas de radio en vez de luz, la distancia al objeto se determina midiendo elThe most modern and precise method for the characterization of wind fields from land is the use of LIDAR systems; LIDAR (an acronym for English Light Detection and Ranging or Laser lmaging Detection and Ranging) is a technology that allows you to determine the distance from a laser emitter to an object or surface using a pulsed laser beam. As with radar technology, where radio waves are used instead of light, the distance to the object is determined by measuring the
- tiempo de retraso entre la emisión del pulso y su detección a través de ladelay time between the pulse emission and its detection through the
- señal reflejada. En general, la tecnología lidar tiene aplicaciones enreflected signal. In general, lidar technology has applications in
- geología, sismología y física de la atmósfera.geology, seismology and physics of the atmosphere.
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- Dicha tecnología hace uso del efecto Doppler sobre las moléculas deThis technology makes use of the Doppler effect on the molecules of
- aire o sobre los aerosoles, son capaces de reproducir el campo de vientoair or over aerosols, are able to reproduce the wind field
- circundante. El coste de estos sistemas es en la actualidad elevado por losurrounding. The cost of these systems is currently high so
- que su uso es restringido.Its use is restricted.
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- Otro método tradicional es el lanzamiento de globos sonda, queAnother traditional method is the launch of probe balloons, which
- permiten, durante su ascenso, captar condiciones atmosféricas que sonallow, during its ascent, to capture atmospheric conditions that are
- retransmitidas a tierra en tiempo real. Estos globos, generalmente llenos deretransmitted to earth in real time. These balloons, usually full of
- helio o hidrógeno, son incompatibles con la aviación y por lo tanto deben serhelium or hydrogen, are incompatible with aviation and therefore must be
- usados en espacios acotados temporalmente. Además, su recuperación noused in temporarily limited spaces. Also, your recovery does not
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- es completamente fiable suponiendo un riesgo de contaminación ambiental.It is completely reliable assuming a risk of environmental pollution.
- Por su parte, los institutos meteorológicos utilizan satélites deFor their part, meteorological institutes use satellites of
- observación de la Tierra y complejos modelos matemáticos paraEarth observation and complex mathematical models for
- proporcionar mapas de viento y otras características termodinámicas del aireprovide wind maps and other thermodynamic characteristics of the air
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- y su posible evolución futura. Estos mapas, que se han revelado fiables aand its possible future evolution. These maps, which have proven reliable to
- gran y media escala, resultan imprecisos a escala local, donde laslarge and medium scale, are inaccurate at the local level, where
- condiciones particulares de orografía, usos del suelo, cobertura vegetal,particular conditions of orography, land uses, vegetation cover,
- presencia de nieve y otros factores son predominantes en el comportamientopresence of snow and other factors are predominant in behavior
- del viento y su evolución a corto plazo.of the wind and its evolution in the short term.
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- Asimismo, el conocimiento de las condiciones meteorológicas ha sidoAlso, knowledge of the weather conditions has been
- clave para el correcto desarrollo de la aviación. Desde los rudimentarioskey to the correct development of aviation. From the rudimentary
- mecanismos usados hace décadas hasta las modernas instalacionesmechanisms used decades ago to modern facilities
- meteorológicas ayudadas por potentes ordenadores, todas las variablesWeather aided by powerful computers, all variables
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- meteorológicas son utilizadas en todos los niveles del tráfico aéreo:Weather are used at all levels of air traffic:
- planificación, ejecución de vuelos, gestión aeroportuaria y por supuesto flight planning, execution, airport management and of course
seguridad y control de emergencias.
El sistema hace uso de una serie de cámaras de seguimiento paraSecurity and emergency control.
The system makes use of a series of tracking cameras to
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- De entre todas estas variables, una de las más relevantes para la gestión del vuelo es la velocidad del viento. El conocimiento de los campos de viento permite un gran ahorro global de combustible y evitar situaciones de peligro para los ocupantes de las aeronaves.Among all these variables, one of the most relevant for flight management is wind speed. The knowledge of the wind fields allows a great global fuel saving and avoids dangerous situations for the occupants of the aircraft.
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- De manera generalizada, la programación de las rutas se realiza con días de antelación, basándose en estadísticas de vientos tomadas de observaciones pasadas. Sin embargo, la utilización de técnicas computacionales tanto para la planificación como para la programación de los pilotos automáticos de las aeronaves, permiten afinar las trayectorias para optimizar en gran manera los tiempos y los consumos del vuelo.In general, route programming is carried out days in advance, based on wind statistics taken from past observations. However, the use of computational techniques for both planning and programming of aircraft autopilots, allows to refine the trajectories to greatly optimize flight times and consumptions.
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- Actualmente, el exponencial desarrollo de los sistemas de vuelo no tripulado permite una actualización casi inmediata de las rutas de vuelo de todas las aeronaves en un entorno congestionado. En este caso el servicio meteorológico de precisión, tanto espacial como temporal, es crucial. En el futuro próximo existirán campos de vuelo para aviones no tripulados donde la gestión del tráfico se realiza de manera autónoma, con comunicación directa entre aeronaves y un centro de control; el conocimiento del campo de vientos con la precisión que permite el sistema de esta invención proporcionará la información requerida para una operación segura y eficaz.Currently, the exponential development of unmanned flight systems allows an almost immediate update of the flight routes of all aircraft in a congested environment. In this case, the precision meteorological service, both spatial and temporal, is crucial. In the near future there will be flight fields for drones where traffic management is carried out autonomously, with direct communication between aircraft and a control center; knowledge of the wind field with the precision that the system of this invention allows will provide the information required for safe and efficient operation.
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- DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
- 3 o3rd
- El objeto de la invención es un sistema y un método capaz de medir y caracterizar el campo tridimensional de vientos en regiones de interés, donde se instalan fuentes de burbujas más ligeras que el aire y una red de cámaras capaces de, por triangulación, seguir su trayectoria y obtener The object of the invention is a system and method capable of measuring and characterizing the three-dimensional field of winds in regions of interest, where sources of bubbles lighter than air are installed and a network of cameras capable of, by triangulation, following their trajectory and get
- las componentes de la velocidad instantánea. Los datos son entregadosThe components of instantaneous speed. The data is delivered
- tal cual o embebidos en un modelo de vientos que respeta las leyesas is or embedded in a wind model that respects the laws
- físicas y complementa la información obtenida de los detectores,physical and complements the information obtained from the detectors,
- proporcionando estimaciones de velocidad de viento no sólo en laproviding wind speed estimates not only in the
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- posición de la burbuja sino también en cualquier punto del espacio debubble position but also at any point in the space of
- interés y en cualquier momento durante el tiempo de operación.interest and at any time during the operation time.
- Adicionalmente, la forma y el tamaño de los aglomerados de burbujasAdditionally, the shape and size of the bubble agglomerates
- proporcionan información acerca de las aceleraciones instantáneas y deprovide information about instant accelerations and of
- la presión local, alimentando de nuevo el modelo y dotándolo de mayorlocal pressure, feeding the model again and giving it greater
- 1 o1st
- precisión. Las burbujas de gas, formadas por materiales biodegradables,precision. Gas bubbles, formed by biodegradable materials,
- resultan inertes para los vehículos y aves circundantes así como elthey are inert for the surrounding vehicles and birds as well as the
- medioambiente aéreo y terrestre.air and land environment.
- El sistema dispone de uno o varios generadores de blancos, enThe system has one or more target generators, in
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- este caso burbujas, que son unidades independientes encargadas dethis case bubbles, which are independent units responsible for
- proporcionar al sistema los blancos inocuos que permitirán el seguimientoprovide the system with harmless targets that will allow monitoring
- de los perfiles de viento. Cada generador de burbujas proporciona, conof wind profiles. Each bubble generator provides, with
- cierta cadencia, aglomerados de burbujas de características variablescertain cadence, agglomerates of bubbles of variable characteristics
- (tiempo de emisión, tamaño total, densidad de burbujas, densidad de(emission time, total size, bubble density, density of
- 2 o2nd
- membrana y color). Una unidad de control se encarga de gestionar elmembrane and color). A control unit is responsible for managing the
- mezclado del material de la membrana (soluciones acuosas de jabón,mixing of the membrane material (aqueous soap solutions,
- glicerina y tinte) con el gas sustentador (habitualmente Helio) y losglycerin and dye) with the sustaining gas (usually Helium) and the
- tiempos de suelta de los aglomerados (mediante un separador); dicharelease times of the agglomerates (by means of a separator); bliss
- unidad de control puede estar conectada a la inteligencia central delcontrol unit may be connected to the central intelligence of the
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- sistema o funcionar de forma programada en los sistemas de menorsystem or run on a scheduled basis in smaller systems
- coste.cost.
- Finalmente, la unidad de puede alimentar a partir de energía solarFinally, the unit can feed from solar energy
- o eólica, asegurando su funcionamiento sostenible y limpio.or wind, ensuring its sustainable and clean operation.
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- proporcionar información de elevación y azimut de cada conglomerado deprovide elevation and azimuth information for each cluster of
- burbujas, generado por los generadores de burbujas, con la mayorbubbles, generated by bubble generators, with the highest
- precisión posible y a la mayor distancia posible.possible precision and at the greatest possible distance.
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- La cobertura del sistema objeto de la invención dependeThe coverage of the system object of the invention depends
- principalmente de los siguientes factores:mainly of the following factors:
- -Capacidad de apuntamiento de las cámaras: de existir, aumentan el-Ability to aim the cameras: if they exist, they increase the
- campo real barriendo el espacio en dos direcciones angularesreal field sweeping space in two angular directions
- (tí pi e a m ente h o rizo n t a 1 -azimut-y vertical(You have a lot of curl n t a 1 -azimut-y vertical
- 1 o1st
- -elevación-). Además, al centrar el objeto en la imagen, permiten realizar-elevation-). In addition, by focusing the object on the image, they allow you to perform
- un zoom óptico que aumenta notablemente la profundidad del campoan optical zoom that greatly increases the depth of field
- -Campo de visión óptico de la cámara: en el caso de cámaras fijas, el- Optical field of view of the camera: in the case of fixed cameras, the
- campo de visión fija el espacio de cobertura. Si el objeto está centradoField of vision sets the coverage space. If the object is centered
- (vientos moderados), se puede activar el zoom óptico pero siempre con(moderate winds), you can activate the optical zoom but always with
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- limitaciones de campo.field limitations
- La precisión angular depende principalmente de los siguientes factores:Angular accuracy depends mainly on the following factors:
- -Resolución geométrica de la cámara: cuantos más pixeles y más-Camera geometric resolution: the more pixels and more
- independientes entre sí, mejor definición de la posición del objetivo.independent of each other, better definition of the target position.
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- Existen cámaras con matrices de detectores entrelazadas que puedenThere are cameras with interlocking detector arrays that can
- incluso proporcionar resultados superiores a costes muy similares a laseven provide results superior to costs very similar to those
- convencionales.conventional.
- -Precisión del mecanismo de apuntamiento (sólo en el caso de cámaras-Precision of the pointing mechanism (only in the case of cameras
- móviles): el error se suma directamente a los ángulos buscados.mobile): the error is added directly to the angles sought.
- 2 52 5
- -Resolución radiométrica: la identificación del objeto es un problema de-Radometric resolution: the identification of the object is a problem of
- contraste. La cámara debe proporcionar suficiente calidad radiométricacontrast. The camera must provide sufficient radiometric quality
- como para discernir entre la energía lumínica reflejada por las burbujas yas to discern between the light energy reflected by the bubbles and
- la del fondo. Las condiciones son variadas: en alineación solar el fondothe one in the background. The conditions are varied: in solar alignment the bottom
- puede ocultar al objetivo, mientras que de noche no hay contraste alguno;it can hide the target, while at night there is no contrast;
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- es por tanto necesario disponer de varias cámaras situadas enit is therefore necessary to have several cameras located in
- direcciones diversas para maximizar la cobertura horaria. Various addresses to maximize hourly coverage.
- -Resolución espectral: en determinadas condiciones se puede mejorar-Spectral resolution: under certain conditions it can be improved
- las prestaciones del sistema incluyendo cámaras multiespectrales, desystem performance including multispectral cameras, of
- manera que se minimicen ruidos de fondo y se prolongue la profundidadso that background noise is minimized and depth is prolonged
- del campo disponible. Los canales candidatos se encuentran en elof the available field. The candidate channels are in the
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- espectro visible y en el infrarrojo cercano. El coste de estas cámarasvisible and near infrared spectrum. The cost of these cameras
- incrementará lógicamente el del sistema completo.will logically increase the complete system.
- -Resolución temporal: cuanto más frecuentemente se tomen y procesen-Temporary resolution: the more frequently they are taken and processed
- las imágenes, se obtendrán mejores resoluciones angulares. Lathe images, better angular resolutions will be obtained. The
- frecuencia de adquisición puede venir limitada por la capacidad delAcquisition frequency may be limited by the capacity of the
- 1 o1st
- sensor (no es lo habitual), por las restricciones del canal de comunicaciónsensor (not usual), due to communication channel restrictions
- de datos (importantes si la cámara está situada lejos del centro deof data (important if the camera is located far from the center of
- proceso) y por la potencia de cálculo (de nada sirve tener imágenes másprocess) and for the power of calculation (it is useless to have more images
- frecuentes que el tiempo de proceso de cada una de ellas, a no ser quefrequent than the process time of each of them, unless
- se necesiten para calibración posterior).are needed for subsequent calibration).
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- El sistema objeto de la invención permite incluir a modo de sistemaThe system object of the invention allows to include as a system
- de teledetección tecnologías más complejas como radares láser oof remote sensing more complex technologies such as laser radars or
- espectrógrafos, ganando en prestaciones, aunque a menudo a costa despectrographs, earning in benefits, although often at the expense of
- un precio muy superior.A much higher price.
- 20twenty
- DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
- Para complementar la descripción que se está realizando y con objetoTo complement the description that is being made and in order
- 2 52 5
- de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, deto help a better understanding of the features of the invention, of
- acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, seaccording to a preferred example of practical realization thereof,
- acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujosaccompanies as an integral part of this description, a set of drawings
- en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lowhere, for illustrative and non-limiting purposes, the
- siguiente:next:
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- Figura 1.-Muestra una vista de la configuración general del sistema. Figure 1.- Shows a view of the general system configuration.
- Figura 2.-Muestra el esquema de bloques del generador de blancos.Figure 2.- Shows the block diagram of the target generator.
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- Figura 3.-Muestra una vista en planta del procedimiento de determinación de la posición de blancos.Figure 3.- Shows a plan view of the procedure for determining the position of targets.
- Figura 4.-Muestra una vista en alzado del procedimiento de determinación de la posición de blancos.Figure 4.- Shows an elevation view of the procedure for determining the position of targets.
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- Figura 5.-Muestra un diagrama del proceso de asimilación de datos y generación del campo de viento.Figure 5.- Shows a diagram of the process of data assimilation and wind field generation.
- REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
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- A la vista de las figuras se describe a continuación un modo de realización preferente y no limitativa del sistema (1) objeto de esta invención.In view of the figures, a preferred and non-limiting embodiment of the system (1) object of this invention is described below.
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- Primeramente se generan una serie de blancos (4) y/o aglomerados (5) de blancos (4) mediante unos generadores (2) de blancos (4) como los descritos en la figura 2, en este ejemplo de realización se utilizan burbujas de material biodegradable e inocuo rellenas de gas, a modo de blanco.First, a series of targets (4) and / or agglomerates (5) of targets (4) are generated by means of target generators (2) (4) such as those described in Figure 2, in this embodiment example bubbles are used. Biodegradable and harmless material filled with gas, as a white.
- 25 3025 30
- Una vez liberados los blancos (4) y/o los aglomerados (5), éstos se desplazan libremente en el aire por la acción del viento. Posteriormente, y con tan sólo dos cámaras a modo de medios de teledetección (3) dispuestas tal y como se observa en la figura 1, se lleva a cabo la detección de los blancos (4) y/o los aglomerados (5) de manera que se identifican sobre el fondo de escena, indicando su posición exacta dentro de la imagen y se realiza una medición basada en un filtrado de Kalman extendido (no lineal), tal y como se describe más adelante, Once the targets (4) and / or the agglomerates (5) are released, they move freely in the air due to the wind. Subsequently, and with only two cameras as remote sensing means (3) arranged as shown in Figure 1, the detection of the targets (4) and / or the agglomerates (5) is carried out in a manner which are identified on the background of the scene, indicating their exact position within the image and a measurement based on an extended (non-linear) Kalman filtering is performed, as described below,
mediante unos medios de recepción y proceso de datos encargados de recibir y procesar la información procedente de los medios de teledetecciónby means of receiving and processing data responsible for receiving and processing the information from the remote sensing means
(3) mediante técnicas de triangulación y filtrado.(3) by triangulation and filtering techniques.
5 Se considera un vector de estado del sistema concatenando la posición y la velocidad del centro geométrico de un aglomerado (5) de blancos (4). El proceso de datos de los medios de teledetección (3) conduce a una estimación precisa de esa velocidad, que en primera instancia corresponderá con una velocidad del viento definida por:5 A system state vector is considered concatenating the position and velocity of the geometric center of a cluster (5) of targets (4). The data processing of remote sensing means (3) leads to an accurate estimate of that speed, which in the first instance will correspond to a wind speed defined by:
Se considera también que el movimiento no es demasiado brusco, es decir, que en los intervalos entre medidas no se producen grandes 15 aceleraciones, lo que permite discretizar el movimiento de los blancos (4)It is also considered that the movement is not too abrupt,that is, in the intervals between measurements there are no large15 accelerations, allowing to discretize the movement of the targets (4)
y/o aglomerados (5) mediante una relación lineal del estilo:and / or agglomerates (5) through a linear relationship of style:
Xn+! =Axn + OJnXn +! = Axn + OJn
1 o o f...t o o o 1 o o f...t o o o 1 o o f...t1 o o f ... t o o o 1 o o f ... t o o o 1 o o f ... t
A=A =
o o o 1 o o o o o o 1 o o o o o o 1o o o 1 o o o o o o 1 o o o o o 1
Donde M es el intervalo de tiempo entre dos distintos estadios consecutivos n y n + 1 y donde wn es el ruido del sistema (1 ), es decir, su desviación respecto al movimiento lineal en el intervalo de tiempo, que previsiblemente corresponda a una distribución normal con media nula y 2 5 covarianza Q.Where M is the time interval between two different consecutive stages nyn + 1 and where wn is the noise of the system (1), that is, its deviation from the linear movement in the time interval, which predictably corresponds to a normal distribution with zero mean and 2 5 covariance Q.
Cada uno de los medios de teledetección (3), colocados en
Each of the remote sensing means (3), placed in
posiciones conocidas con gran precisión (xi,yi,zJ, proporciona una lectura de azimut (f3Bi = {30¡+ {3¡) y otra de elevación (8Bi =80¡+ 8¡), ambas con un error (s), común para ambos ejes de imagen, cuya distribución se considera normal, su media nula y su covarianza R. A partir de la 5 posición de los blancos se deduce el vector zm de medidas esperadas mediante la función h(x), que se comparará con el vector ~ de medidas reales. El correspondiente Jacobiano H se muestra en la siguienteknown positions with great precision (xi, yi, zJ, provides an azimuth reading (f3Bi = {30¡ + {3¡) and another one of elevation (8Bi = 80¡ + 8¡), both with an error (s), common for both image axes, whose distribution is considered normal, its null mean and its covariance R. From the position of the targets the vector zm of expected measurements is deduced by the function h (x), which will be compared with the vector ~ of real measurements The corresponding Jacobian H is shown in the following
ecuación:equation:
y-y 01y-y 01
JJ
arctgarctg
((
x-xx-x
z=z =
arctg z-z Jarctg z-z J
- --
[ ~(x-xmY +(y-YmY[~ (x-xmY + (y-YmY
Zm=h(x)+s=Zm = h (x) + s =
y-y 02y-y 02
JJ
arctgarctg
((
x-x02 z-z.x-x02 z-z
JJ
arctg 0'arctg 0 '
[ ~(x-x02Y +(y-Y02Y[~ (x-x02Y + (y-Y02Y
y-yO! x-xot (x-xor +(y-yoJ2 (x-xo1) 2+(y-yol)2 (x-x01)(z-z01) (y-y01)(z-z0Jand me! x-xot (x-xor + (y-yoJ2 (x-xo1) 2+ (y-yol) 2 (x-x01) (z-z01) (y-y01) (z-z0J
+s+ s
[(x-xol)2+(y-yol)2+(z-zoJ2~(x-xo1)2 +(y-yo!)2 [(x-xoJ2+(y-yol)2+(z-zor~(x-xoJ2 +(y-yol)2[(x-xol) 2+ (y-yol) 2+ (z-zoJ2 ~ (x-xo1) 2 + (y-yo!) 2 [(x-xoJ2 + (y-yol) 2+ (z-zor ~ (x-xoJ2 + (y-yol) 2
H=H =
y-y02 x-x02 (x-xo2)2 +(y-y02)2 (x-xo2)2 +(y-y02)2 (x-A¡,2)(z-zo2) (y-Yo2)(z-zo2)y-y02 x-x02(x-xo2) 2 + (y-y02) 2 (x-xo2) 2 + (y-y02) 2(x-A¡, 2) (z-zo2) (y-Yo2) (z-zo2)
2[(x-A¡,2)2 +(y-y02)2 +(z-zo2)2 ~(x-xo2)2 +(y-y02)2 [(x-xo2)2+(y-y02)2+(z-zo2)2~(x-xo2)2 +(y-y02)2 [(xA¡, 2) 2 + (y-y02) 2 + (z-zo2) 2 ~ (x-xo2) 2 + (y-y02) 2 [(x-xo2) 2+ (y-y02) 2+ (z-zo2) 2 ~ (x-xo2) 2 + (y-y02)
1 1 1 11 1 1 1
o o o oo o o o
J(x-xo1)2 +(y-yoJ2J (x-xo1) 2 + (y-yoJ2
o o oo o o
[(x-x0J2+(y-y01)' +(z-z01)'] o o o o[(x-x0J2 + (y-y01) '+ (z-z01)'] o o o o
J(x-xo2)2 +(y-y02)2 [(x-Xo2)2 +(y-Yo2)2 +(z-Zo2)2] O O OJ (x-xo2) 2 + (y-y02) 2 [(x-Xo2) 2 + (y-Yo2) 2 + (z-Zo2) 2] O O O
Donde se define el vector de medidas reales, el de medidas 15 esperadas y su correspondiente JacobianoWhere the vector of real measurements is defined, that of expected measures 15 and its corresponding Jacobian
Con todo esto se ejecuta un filtro de Kalman Extendido, en dos fases una primera fase de predicción:
With all this an Extended Kalman filter is executed, in two phases a first prediction phase:
- X(n+lln) = A· XnX (n + lln) = A · Xn
- seguida de la corrección:followed by correction:
- 55
- 1 o1st
- Donde K es la ganancia de Kalman, que regula el peso de las medidas frente a las estimaciones de la fase de predicción y P es la matriz de correlación del error, que se propaga de una iteración a la siguiente.Where K is the gain of Kalman, which regulates the weight of the measures against the estimates of the prediction phase and P is the correlation matrix of the error, which propagates from one iteration to the next.
- La inicialización del filtro se realiza por triangulación sencilla entre los medios de teledetección (3) y los generadores (2) de blancos (4).The initialization of the filter is carried out by simple triangulation between the remote sensing means (3) and the white generators (2) (4).
- 15 2 o15 2nd
- Tras este proceso, la posición y velocidad de los blancos (4) se conocen con la máxima precisión posible dadas las incertidumbres del viento y de los sensores empleados como medios de teledetección (3). Algunos procedimientos de post-proceso pueden incluir calibraciones de dichos sensores, corrección de la velocidad vertical por el efecto ascensional del gas y otros.After this process, the position and speed of the targets (4) are known as accurately as possible given the uncertainties of the wind and the sensors used as remote sensing means (3). Some post-process procedures may include calibrations of said sensors, correction of the vertical speed due to the ascending effect of the gas and others.
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- En otra realización preferente del objeto de la invención se incluye una segunda fase de validación y extrapolación de resultados con objeto de dar validez y por lo tanto extrapolar los resultados a una zona más amplia, para ello se procede a la asimilación de la medida obtenida por parte de algún modelo físico de mecánica del aire en el entorno de interés, tal y como se observa en la figura 5.In another preferred embodiment of the object of the invention a second phase of validation and extrapolation of results is included in order to give validity and therefore extrapolate the results to a wider area, for this purpose the assimilation of the measure obtained by part of some physical model of air mechanics in the environment of interest, as seen in figure 5.
- Esta fase está basada en This phase is based on
- algoritmos de interpolación o en análisisinterpolation algorithms or inanalysis
- variacional.variational
- En esencia, la nueva medida es incluida en el modelo, queInessence,thenewmeasureisincludedinhemodel, which
- considera no sólo su valor sino también el grado de incertidumbre que llevaconsider not only its value but also the degree of uncertainty that it carries
- asociado, y es mezclada con el resto de datos disponibles (prediccionesassociated, and is mixed with the rest of available data (predictions
- meteorológicas de otras agencias, estaciones meteorológicas de tierra, datosmeteorological agencies, earth meteorological stations, data
- ss
- satélite, etc.) que, sin ser parte de la presente invención, pudieran resultar desatellite, etc.) that, without being part of the present invention, could result from
- interés. El sistema y el método objetos de la invención permiten realizar esteinterest. The system and method objects of the invention allow this
- procesoprocess
- en tiempo real con estimaciones frecuentes de velocidades delinreal timewithfrequent speed estimates
- viento en altura.high wind.