一种风向仪及风向检测方法
阅读说明：本技术 一种风向仪及风向检测方法 (Anemoscope and wind direction detection method ) 是由 徐俊杰 林毓平 钱鹏翔 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本申请提供一种风向仪及风向检测方法,风向仪包括：船艏标记单元,与CPU相连,用于将记录的船艏标记方位传输至所述CPU；船艏方位单元,与CPU相连,用于将获取到的当前船艏方位传输至CPU；风向传感器,与CPU相连,用于将获取到的相对于所述船艏标记方位的相对风向值发送至CPU；CPU,与显示单元相连,用于根据所述船艏标记方位、所述当前船艏方位和所述相对风向值,确定风向信息,并控制所述显示单元显示所述风向信息；所述显示单元,用于根据CPU发送的显示控制信号显示对应内容。本申请提供的风向仪可以允许风向传感器以任意的方向安装,给安装和调试带来便捷,节约成本。(The application provides a anemoscope and wind direction detection method, the anemoscope includes: the bow marking unit is connected with the CPU and is used for transmitting the recorded bow marking direction to the CPU; the bow azimuth unit is connected with the CPU and used for transmitting the acquired current bow azimuth to the CPU; the wind direction sensor is connected with the CPU and used for sending the acquired relative wind direction value relative to the heading mark direction to the CPU; the CPU is connected with the display unit and is used for determining wind direction information according to the bow mark orientation, the current bow orientation and the relative wind direction value and controlling the display unit to display the wind direction information; and the display unit is used for displaying corresponding contents according to the display control signal sent by the CPU. The anemoscope provided by the application can allow the wind direction sensor to be installed in any direction, brings convenience to installation and debugging, and saves cost.)
技术领域
本发明实施例涉及风向检测技术，尤其涉及一种风向仪及风向检测方法。
背景技术
风向仪具有测量风向的作用。通常是根据空气流动在不同方向上的作用差异来得到风向值。
现有技术中，机械式风向仪根据风向标的摆动方向来指示风向，超声波式风向仪以两组或多组风速的矢量值计算出风向，风压传感器根据不同方向的压力差判断风向等。不论是何种传感器方式，通常是设定一个船艏标记，将这个标记安装在指向船舶正前方的方向。根据实际风向与该方位的偏差计算出风向值。考虑到船舶在航行过程中，船艏的方向并非固定不变，因此会配合一个正北方位指标器。这样，测量到的相对于船艏的风向与船艏相对于正北方向的偏离，相减后即可得到相对于正北的风向，即真风向。
设定船艏标记存在的问题有：安装的精度要求较高，调试过程长。如果船艏标记与船艏有偏离，测量到的风向就始终存在偏差，解决方案只能是微调风向传感器的角度，直到正确为止。船艏标记需要醒目，防晒防淋防盐雾等，制造过程中复杂性较高，成本较高。
发明内容
本发明实施例提供一种风向仪及风向检测方法，以实现风向仪安装和调试便捷，节约成本。
第一方面，本发明实施例提供了一种风向仪，包括：
船艏标记单元，与中央处理器CPU相连，用于将记录的船艏标记方位传输至所述CPU；
船艏方位单元，与所述CPU相连，用于将获取到的当前船艏方位传输至所述CPU；
风向传感器，与所述CPU相连，用于将获取到的相对于所述船艏标记方位的相对风向值发送至所述CPU；
所述CPU，与显示单元相连，用于根据所述船艏标记方位、所述当前船艏方位和所述相对风向值，确定风向信息，并控制所述显示单元显示所述风向信息；
所述显示单元，用于根据所述CPU发送的显示控制信号显示对应内容。
第二方面，本发明实施例还提供了一种风向检测方法，包括：
通过中央处理器CPU从船艏标记单元读取船艏标记方位；其中，所述船艏标记方位为船艏标记相对于预设参考方向的角度值；
通过所述CPU从船艏方位单元读取当前船艏方位；其中，所述当前船艏方位为当前船艏方向相对于所述预设参考方向的角度值；
通过所述CPU从方向传感器读取相对于所述船艏标记方位的相对风向值；
通过所述CPU根据所述船艏标记方位、所述当前船艏方位和所述相对风向值，确定风向信息；
通过所述CPU控制所述显示单元显示所述风向信息。
本发明实施例通过船艏标记单元记录船艏标记方位，根据船艏标记方位、当前船艏方位和相对风向值，确定风向信息，解决现有风向仪配套的船艏标记安装精度要求高，调试过程长，成本高的问题，实现风向仪可以允许风向传感器以任意的方向安装，给安装和调试带来便捷，节约成本的效果。
附图说明
图1是本发明实施例一中的一种风向仪的结构示意图；
图2是本发明实施例一中的另一种风向仪的结构示意图；
图3是本发明实施例二中的一种风向检测方法的流程图；
图4是本发明实施例二中的风向检测方法的原理说明图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的风向仪的结构示意图，本实施例可适用于在船舶上进行风向检测的情况，风向仪包括：
船艏标记单元10，与中央处理器(Central Processing Unit，CPU)50相连，用于将记录的船艏标记方位传输至所述CPU50；其中，所述船艏标记方位为船艏标记相对于预设参考方向的角度值；
船艏方位单元20，与所述CPU50相连，用于将获取到的当前船艏方位传输至所述CPU50；其中，所述当前船艏方位为当前船艏方向相对于所述预设参考方向的角度值；
风向传感器30，与所述CPU50相连，用于将获取到的相对于所述船艏标记方位的相对风向值发送至所述CPU50；其中，通过风向传感器检测相对于船艏标记的风向。
所述CPU50，与显示单元40相连，用于根据所述船艏标记方位、所述当前船艏方位和所述相对风向值，确定风向信息，并控制所述显示单元显示所述风向信息；其中，风向信息包括所测风向、相对风向和真风向。
所测风向：相对于船艏标记的风向，以φ表示，相对风向：以船艏为零度时的风向值，以R表示。真风向：以正北为零度时的风向值，以T表示。
所述显示单元40，用于根据所述CPU50发送的显示控制信号显示对应内容。其中，显示单元40可以为显示器。可以显示船艏方向、风向传感器安装角度、所测风向、相对风向和真风向等，并以数据和/或图形的方式展现。
可选的，如图2所示，风向仪，还包括：
电子开关60，连接在所述风向传感器30和所述CPU50之间，用于根据所述CPU50的控制指令，控制所述风向传感器30的数据输出。
可选的，如图2所示，风向仪，还包括：
用户操作单元70，与所述CPU50相连，用于将获取到的用户输入指令传输至所述CPU50。用户可以通过用户操作单元70控制风向仪的显示内容和工作模式等。
可选的，风向仪，还包括：电源，用于为所述风向仪供电。
可选的，所述船艏方位单元20包括罗经、全球定位系统(Global PositioningSystem，GPS)和北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)中的至少一个。
本实施例的技术方案，通过船艏标记单元记录船艏标记方位，根据船艏标记方位、当前船艏方位和相对风向值，确定风向信息，解决现有风向仪配套的船艏标记安装精度要求高，调试过程长，成本高的问题，实现风向仪可以允许风向传感器以任意的方向安装，给安装和调试带来便捷，节约成本的效果。
实施例二
图3为本发明实施例二提供的风向检测方法的流程图，该方法可以由实施例一提供的风向仪执行，该方法包括：
步骤310、通过CPU从船艏标记单元读取船艏标记方位；其中，所述船艏标记方位为船艏标记相对于预设参考方向的角度值；可选的，所述预设参考方向为正北方向。
步骤320、通过所述CPU从船艏方位单元读取当前船艏方位；其中，所述当前船艏方位为当前船艏方向相对于所述预设参考方向的角度值。
步骤330、通过所述CPU从方向传感器读取相对于所述船艏标记方位的相对风向值；
步骤340、通过所述CPU根据所述船艏标记方位、所述当前船艏方位和所述相对风向值，确定风向信息；可选的，通过所述CPU根据所述船艏标记方位和所述当前船艏方位确定修正值；通过所述CPU根据所述修正值和所述相对风向值，确定所述风向信息；其中，所述风向信息为相对于所述预设参考方向的风向值。
步骤350、通过所述CPU控制所述显示单元显示所述风向信息。
可选的，在所述通过CPU从船艏标记单元读取船艏标记方位之前，还包括：
通过用户操作单元获取用户输入的自检模式指令，并传输至所述CPU；
当所述CPU接收到所述自检模式指令，通过所述CPU控制电子开关关闭所述风向传感器的数据输出。自检模式下，风向仪先获取船艏标记方位和当前船艏方位，然后，可以根据所述船艏标记方位和所述当前船艏方位确定修正值。
可选的，在所述通过所述CPU从方向传感器读取相对于所述船艏标记方位的相对风向值之前，还包括：
通过所述用户操作单元获取用户输入的工作模式指令，并传输至所述CPU；
当所述CPU接收到所述工作模式指令，通过所述CPU控制所述电子开关开启所述风向传感器的数据输出。工作模式下，风向仪获取相对于所述船艏标记方位的相对风向值，然后结合之前确定的修正值，确定风向信息。
如图4所示，对风向检测方法的计算原理说明如下：
船艏标记方位，为相对风向的零位。其与实际船艏方向的顺时针偏差的角度，设为β。没有偏差时，β＝0。
当前船艏方位，为当前船艏方向与正北的顺时针方向偏差的角度，设为σ，当船艏指向正北时，σ＝0。
所测风向：相对于船艏标记的风向，以φ表示；
相对风向：以当前船艏方向为零度时的风向值，以R表示。
当船艏标记指向船艏时，相对风向R＝φ；
当船艏标记非指向船艏时，其与船艏顺时针偏差为β，相对风向R＝φ-β。
真风向：以正北为零度时的风向值，以T表示。
当船艏指向正北时，T＝R。
当船艏与正北不一致，其与正北顺时针偏差为σ，T＝R-σ。
风向的确定过程如下：
主机设置为自检模式；
CPU读取船艏标记相对于正北方向的数值M，M＝σ+β；
主机再读取当前船艏方位σ；
CPU计算M与σ的差值Δ＝M-σ＝(σ+β)-σ＝β；
CPU存储修正值Δ；
主机设置为工作模式；
检测相对于船艏标记方位的风向φ；
CPU计算相对风向R＝φ+Δ＝φ+β；
CPU计算真风向T＝R+σ。
本实施例的技术方案，通过船艏标记方位为相对风向的零位，根据船艏标记方位、当前船艏方位和相对风向值，确定风向信息，解决现有风向仪配套的船艏标记安装精度要求高，调试过程长，成本高的问题，实现风向仪可以允许风向传感器以任意的方向安装，给安装和调试带来便捷，节约成本的效果。
实施例三
本发明实施例三还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由处理器执行时用于执行一种风向检测方法，该方法包括：
通过中央处理器CPU从船艏标记单元读取船艏标记方位；其中，所述船艏标记方位为船艏标记相对于预设参考方向的角度值；
通过所述CPU从船艏方位单元读取当前船艏方位；其中，所述当前船艏方位为当前船艏方向相对于所述预设参考方向的角度值；
通过所述CPU从方向传感器读取相对于所述船艏标记方位的相对风向值；
通过所述CPU根据所述船艏标记方位、所述当前船艏方位和所述相对风向值，确定风向信息；
通过所述CPU控制所述显示单元显示所述风向信息。
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的风向检测方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。