专利名称：一种风向测量方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风向測量方法及系统。
背景技术：
气象信息在人们的生产、生活中有着非常重要的作用，风速风向是气象信息的重要组成部分。通常的风速风向采集方法是把风相采集模块输出的格雷码直接接在处理器的IO 口上，用IO ロ直接读取，可靠性低，而处理器在计算平均风向时，是通过计算每ー个瞬时风向的正余弦值，计算三角函数需要占用微处理器的一大部分空间，影响处理器的性能。

发明内容
本发明的目的是解决现有风向測量中可靠性低，微处理器占用资源过大的问题。本发明为解决上述技术问题而提出一种风速风向测量方法，该方法的具体步骤如下
1).利用风向传感器测量风向度数，把风向度数转换成ニ进制格雷码信号；
2).把ニ进制格雷码转换成自然ニ进制码；
3).建立自然ニ进制码和风向度数之间的关系，自然ニ进制码小于71时，或者说风向度数小于180度时，自然ニ进制码与风向度数的关系为风向度数=自然ニ进制码x2. 5，在自然ニ进制码大于184时，或者说风向度数大于180度时，ニ进制码与风向度数的关系为风向度数=(ニ进制码—184) χ2· 5+180 ；
4).利用处理器内的正余弦表把测量风向度数转换成正余弦值，根据滑动平均法计算平均正余弦值，再将计算得到平均正余弦值通过正余弦表找到其对应的度数，即求的平均风向度数。所述步骤I)中的风向度数转换成ニ进制格雷码的过程如下把O到360度之间的风向值对应144组格雷码，间隔为2. 5度，即第I组为O度，第2组为2. 5度，第3组为5度…·第144组为357. 5。所述的步骤2)中的格雷码转换成自然ニ进制码的法则是保留格雷码的最高位作为自然ニ进制码的最高位，而次高位自然ニ进制码为高位自然ニ进制码与次高位格雷码相异或，而自然ニ进制码的其余各位与次高位自然ニ进制码的求法相类似。本发明还提供了ー种风向采集系统，包括处理器和风向采集模块，所述的风向采集模块包括风向传感器和格雷码采集器，风向传感器的输出端与格雷码采集器的输入端相连，格雷码采集器的输出端与处理器内部自带的低分辨率AD转换器相连，处理器用于将格雷码采集器输出端的ニ进制格雷码值转换成自然ニ进制码，再把自然ニ进制转换成风向度数，并根据瞬时风向度数计算平均风向度数。所述的处理器在计算平均风向度数时先利用正余弦表把瞬时风向度数转换成正余弦值，根据滑动平均法计算平均正余弦值，再利用正余弦表把平均正余弦值转换成风向度数，即得到平均风向度数。
所述的处理器为单片机。本发明的有益效果是本发明通过格雷码和风向度数之间的关系，根据采集到的格雷码值计算出瞬时风向度数，然后利用正余弦表将瞬时风向度数转换成其对应的正余弦值，并利用正余弦值计算平均风向度数，減少了资源的占有。本发明不需要増加硬件芯片，利用处理器内部自带的低分辨率AD转换器就可以实现，不会占用处理器过多的资源。


图I是本发明风向采集系统的硬件结构图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
做进ー步说明。
本发明的风向测量方法的实施例
本发明的风向测量方法的流程如图所示，该方法的具体步骤如下
I.利用风向传感器测量风向值，风向传感器通过感受风向输出风向度数，并把风向度数转换成格雷码，O到360度之间的风向度数对应144组格雷码，间隔为2. 5度，即第I组为O度，第2组为2. 5度，第3组为5度…·第144组为357.5。2.把接收到的八位ニ进制格雷码转换成八位自然ニ进制码，其具体转换过程为保留八位格雷码的最高位第八位作为自然ニ进制码的第八位，而第七位自然ニ进制码为第八位自然ニ进制码与第七位格雷码相异或，以此类推，得到八位自然ニ进制码其它位，最終把八位ニ进制格雷码转换成八位自然ニ进制码。3.建立自然ニ进制码和风向度数之间的关系，自然ニ进制码小于71时，或者说风向度数小于180度时，自然ニ进制码与风向的关系为风向度数=自然ニ进制码x2. 5，在自然ニ进制码大于184时，或者说风向大于180度时，ニ进制码与风向度数的关系为风向度数=(ニ进制码一184) χ2· 5+180。4.计算2分钟和10分钟的平均风向度数，先利用正余弦表把瞬时风向度数转换成正余弦值，根据算术平均法和滑动平均法计算出2分钟和10分钟的平均正余弦值，两分钟风向平均值以以三秒钟风向为步长，十分钟风向平均值以一分钟的风向为步长，再利用正余弦表把2分钟和10分钟的平均正余弦值分别转换成2分钟平均风向度数和10分钟平均风向度数。本发明的风向测量系统的实施例
如图I所示，该发明的风向测量系统包括处理器和风向采集模块，风向采集模块包括风向传感器和格雷码采集器，风向传感器的输出端与格雷码采集器的输入端相连，格雷码采集器的输出端与处理器内部自带的低分辨率AD转换器相连。处理器用于将格雷码采集器输出端的ニ进制格雷码值转换成自然ニ进制码，再把自然ニ进制转换成风向度数，井根据瞬时风速值和瞬时风向度数计算平均风速值和平均风向度数。该风向采集系统的工作过程如下风向传感器在保证12V直流电压供电条件下开始采集工作，风向传感器通过感受风向，输出八位高低电平信号，八位格雷码格雷码采集器一次记录下八根信号线上高低电平，并且使八个高电平信号，按照高低位组成ー个字节的ニ进制数，该ニ进制数即为格雷码值，格雷码采集器将采集到的格雷码输出给处理器内部自带的低分辨率AD转换器，该低分辨率AD转换器根据格雷码与风向度数之间对应关系和格雷码值，计算出瞬时风向度数值，处理器通过查找内部保存的正余弦表将瞬时风向度数转换成正余弦值，利用滑动平均法求出正余弦值平均值，处理器再通过 查表将计算的平均正余弦值转成角度，即得出平均风向度数。
权利要求
1.一种风向测量方法，其特征在于该风向测量方法的具体步骤如下 1).利用风速传感器和风向传感器分别测量风速和风向度数，把风向度数转换成二进制格雷码信号； 2).把二进制格雷码转换成自然二进制码； 3).建立自然二进制码和风向度数之间的关系，自然二进制码小于71时，或者说风向度数小于180度时，自然二进制码与风向度数的关系为风向度数=自然二进制码x2. 5，在自然二进制码大于184时，或者说风向度数大于180度时，二进制码与风向度数的关系为风向度数=(二进制码—184) x2. 5+180 ； 4).利用处理器内的正余弦表把测量风向度数转换成正余弦值，根据滑动平均法计算平均正余弦值，再将计算得到平均正余弦值通过正余弦表找到其对应的度数，即求的平均风向度数。
2.根据权利要求I所述的风向测量方法，其特征子在于所述步骤I)中的风向度数转换成二进制格雷码的过程如下把0到360度之间的风向值对应144组格雷码，间隔为2. 5度，即第I组为0度，第2组为2. 5度，第3组为5度… 第144组为357. 5。
3.根据权利要求I所述的风向测量方法，其特征在于所述的步骤2)中的格雷码转换成自然二进制码的法则是保留格雷码的最高位作为自然二进制码的最高位，而次高位自然二进制码为高位自然二进制码与次高位格雷码相异或，而自然二进制码的其余各位与次高位自然二进制码的求法相类似。
4.一种风向测量系统，其特征在于该风向测量系统包括处理器和风向采集模块，所述的风向采集模块包括风向传感器和格雷码采集器，风向传感器的输出端与格雷码采集器的输入端相连，格雷码采集器的输出端与处理器内部自带的低分辨率AD转换器相连，处理器用于将格雷码采集器输出端的二进制格雷码值转换成自然二进制码，再把自然二进制转换成风向度数，并根据瞬时风向度数计算平均风向度数。
5.根据权利要求4所述的风向测量系统，其特征在于所述的处理器在计算平均风向度数时先利用正余弦表把瞬时风向度数转换成正余弦值，根据滑动平均法计算平均正余弦值，再利用正余弦表把平均正余弦值转换成风向度数，即得到平均风向度数。
6.根据权利要求4所述的风向测量系统，其特征在于所述的处理器为单片机。
全文摘要
本发明涉及一种风速测量方法及系统，该测量方法的主要步骤包括利用风速传感器测量风向，把风向转换成二进制格雷码信号；把二进制格雷码转换成自然二进制码，建立自然二进制码和风向度数之间的关系；利用查表法把风向度数转换成正余弦值，根据滑动平均法计算平均正余弦值，根据平均正余弦值查表得出其所对应的风向度数。本发明不需要增加硬件芯片，利用处理器内部自带的低分辨率AD转换器就可以实现，不会占用处理器过多的资源。
文档编号G01P5/00GK102818912SQ20121002741
公开日2012年12月12日 申请日期2012年2月8日 优先权日2011年11月30日
发明者周锋, 周跃峰, 张文慧 申请人:凯迈(洛阳)环测有限公司