JP7691994B2 - テレメトリデータを処理して風速を推定するための方法 - Google Patents

テレメトリデータを処理して風速を推定するための方法 Download PDF

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Description

本発明は、テレメトリデータから風速を推定するための方法に関する。本発明の目的は、特に、ライダ、レーダ、またはソーダシステムによって収集されたテレメトリデータから風速を決定することである。
本発明は、ライダ、レーダ、またはソーダシステムによって空間の異なる点で順次または連続的に行われた測定から生じるデータに基づいた平均風速の再構成に基づく方法に関する。
ライダ、レーダ、またはソーダシステムによって行われた測定から得られたデータの再構成によって、風速を推定する方法が知られている。最新技術では、２つの代替タイプの再構成が見出されている。第１の方法は、平均風速を、瞬間風速ベクトルのノルムの１０分の測定時間間隔にわたる平均に等しいと見なすことからなる。この方法は、一般に「スカラ法」と呼ばれる。第２の方法は、平均風速を、１０分の測定間隔にわたる平均風速ベクトルのノルムに等しいと見なすことからなる。この方法は、一般に「ベクトル法」と呼ばれる。
強い大気乱流の条件下で、すなわち１０分の時間間隔で風向または風速のかなりの変動がある条件下でライダ測定が行われると、既存の方法によって得られた推定値は、実際の風速とは著しく異なる。カップ風速計は、風速を測定するための標準的なツールと見なされる。
実際には、低い大気乱流の条件下、すなわち１０分の時間間隔で風向または風速の変動が小さい条件下では、最新技術の方法によって推定された風速とカップ風速計によって測定された風速との間の相対誤差は、１％未満である。しかし、強い大気乱流の条件下では、最新技術の方法によって推定された風速とカップ風速計によって測定された風速との間の相対誤差は、４％の絶対値に達し得る。
風速を決定するための標準的なツールがカップ風速計であることは、最新技術において知られている。風速の決定は、使用される測定装置および決定に使用される伝達関数と密接に関連している。
本発明は、特に、
最新技術の方法の欠点を克服することを可能にする風速を推定するための方法を提案すること、および／または
決定された風速値がカップ風速計によって測定された風速値に可能な限り近い風速を推定するための方法を提案すること、および／または
強い大気乱流の条件下および低い大気乱流の条件下で、決定された風速値の誤差が１％未満である風速を推定するための方法を提案すること、および／または
測定が行われる大気条件に敏感でない風速を推定するための方法を提案すること
を目的としている。
この目的のために、テレメトリデータを処理して風速を推定するための方法が提案されている。
第１の代替形態によれば、方法は、
瞬間風速ベクトルの経時的な連続投影から開始する、分割時間間隔と呼ばれる時間間隔（Ω）にわたる平均風速ベクトルの少なくとも２つの成分のベクトル再構成のステップ（Ａ）と、
ステップＡで再構成された平均風速ベクトルの少なくとも２つの成分の数（Ｔ／Ω）から開始する、基準時間間隔と呼ばれる時間間隔（Ｔ）にわたる少なくとも１つの平均風速値（Ｖｈａｖｅ）のスカラ再構成のステップ（Ｂ）と
を含む、時間的組み合わせによるハイブリダイゼーションを含み、
２Ωは、Ｔ以下であり、Ｔ／Ωは、基準時間間隔Ｔに含まれる分割時間間隔Ωにわたる平均風速の少なくとも２つの成分の数に対応する。
第１の代替形態による時間的組み合わせによるハイブリダイゼーションの方法は、
ステップＡにおいて、式（１）～（７）に基づいて、分割時間間隔Ωにわたる平均風速ベクトルの３つの成分（ＵΩ、ＶΩ、ＷΩ）のうちの少なくとも２つの成分（ＵΩ、ＶΩ）または（ＶΩ、ＷΩ）または（ＵΩ、ＷΩ）の再構成のステップであって、成分ＵΩは、空間平面（ｐ１）内に延びる空間方向（ｄ１）における平均風速ベクトルの成分であり、成分ＶΩは、空間平面ｐ１内に延びる空間方向（ｄ２）における平均風速ベクトルの成分であり、成分ＷΩは、平面ｐ１に直交する空間方向（ｄ３）における平均風速ベクトルの成分であり、
Figure 0007691994000001
Figure 0007691994000002
Figure 0007691994000003
Figure 0007691994000004
Figure 0007691994000005
Figure 0007691994000006
Figure 0007691994000007
式中、ｉは、分割時間間隔Ωにわたる瞬間風速ベクトルの経時的な連続投影ＳＮｉ、ＳＳｉ、ＳＥｉ、ＳＷｉ、およびＳｖｉに対応する１～Ｍの間に含まれる整数であり、ＳＮｉ、ＳＳｉ、ＳＥｉ、ＳＷｉ、およびＳｖｉは、それぞれ方向ｄ３と融合した第１の軸（ａ１）、第２の軸（ａ２）、第３の軸（ａ３）、第４の軸（ａ４）、および第５の軸（ａ５）に沿った瞬間風速ベクトルのそれぞれの投影であり、θは、軸ａ１と平面ｐ１の法線との間および軸ａ２と平面ｐ１の法線との間に形成された非ゼロ角度であり、γは、軸ａ３と平面ｐ１の法線との間および軸ａ４と平面ｐ１の法線との間に形成された非ゼロ角度であり、第１および第２の軸ａ１およびａ２は、平面（ｐ２）に含まれ、第３および第４の軸ａ３およびａ４は、平面（ｐ３）に含まれ、平面ｐ２およびｐ３は、それらの間に非ゼロ角度αを形成する
ステップ
を含んでもよい。好ましくは、方法のステップＡは、式１～式５に基づいて、または式６および式７に基づいて実施される。
さらに、第１の代替形態による時間的組み合わせによるハイブリダイゼーションの方法は、
ステップＢにおいて、式（８）～式（１０）およびステップＡで再構成された平均風速ベクトルの少なくとも２つの成分に基づいて、平面ｐ１またはｐ２またはｐ３のそれぞれにおける基準時間間隔Ｔにわたる少なくとも１つの平均風速値（Ｖｈａｖｅ）のスカラ再構成のステップであって、
Figure 0007691994000008
Figure 0007691994000009
Figure 0007691994000010
Ｑは、基準時間間隔Ｔに含まれる分割時間間隔Ωにわたる平均風速の少なくとも２つの成分の数に対応する１～（Ｔ／Ω）の間に含まれる整数である
ステップ
を含んでもよい。
分割時間間隔Ωの値は、テレメトリデータの取得中に一定であっても修正されてもよく、分割時間間隔Ωの前記値は、
テレメトリデータが取得されたテレメトリシステムのタイプ、および／または
前記テレメトリデータの取得中の大気条件
の関数である。
第２の代替形態によれば、方法は、
瞬間風速ベクトルの投影から開始する、瞬間風速ベクトルの少なくとも２つの成分のベクトル再構成のステップ（Ｃ）と、
基準時間間隔Ｔにわたって含まれる、ステップＣで再構成された瞬間風速ベクトルの少なくとも２つの成分の数Ｎから開始する、平均風速ベクトルの少なくとも２つの成分の基準時間間隔と呼ばれる時間間隔（Ｔ）にわたるベクトル再構成のステップ（Ｄ）と、
ステップＣで再構成された平均風速ベクトルの少なくとも２つの成分から開始する、少なくとも１つの瞬間風速値のスカラ再構成のステップ（Ｅ）と、
ステップＥで再構成された少なくとも１つの瞬間風速値から開始する、少なくとも１つの平均風速値を決定するステップ（Ｆ）と、
ステップＤで再構成された平均風速ベクトルの少なくとも２つの成分から開始する、基準時間間隔Ｔにわたる少なくとも１つの平均風速値を決定するステップ（Ｇ）と、
ステップＦで再構成された少なくとも１つの平均風速値とステップＧで決定された少なくとも１つの平均風速値の和の重み付けによって、時間間隔Ｔにわたる少なくとも１つの平均風速値（Ｖｈａｖｅ）を決定するステップ（Ｈ）と
を含む、重み付けによるハイブリダイゼーションを含む。
好ましくは、第２の代替形態による重み付けによるハイブリダイゼーションの方法は、
ステップＣにおいて、それぞれの式（１１）～（１７）に基づいて、瞬間風速ベクトルの３つの成分（Ｕｉ、Ｖｉ、Ｗｉ）のうちの少なくとも２つの成分（Ｕｉ、Ｖｉ）または（Ｖｉ、Ｗｉ）または（Ｕｉ、Ｗｉ）のベクトル再構成のステップであって、ｉは、基準時間間隔Ｔにわたる瞬間風速ベクトルの連続投影の数に対応する１～Ｎの間に含まれる整数であり、Ｕｉは、空間平面（ｐ１）内に延びる空間方向（ｄ１）における瞬間風速ベクトルの成分であり、成分Ｖｉは、空間平面ｐ１内に延びる空間方向（ｄ２）における瞬間風速ベクトルの成分であり、成分Ｗｉは、平面ｐ１に直交する空間方向（ｄ３）における平均風速ベクトルの成分であり、
Figure 0007691994000011
Figure 0007691994000012
Figure 0007691994000013
Figure 0007691994000014
Figure 0007691994000015
Figure 0007691994000016
Figure 0007691994000017
式中、ＳＮｉ、ＳＳｉ、ＳＥｉ、ＳＷｉ、およびＳＶｉは、それぞれ方向ｄ３と融合した第１の軸（ａ１）、第２の軸（ａ２）、第３の軸（ａ３）、第４の軸（ａ４）、および第５の軸（ａ５）に沿った瞬間風速ベクトルの投影であり、θは、軸ａ１と平面ｐ１の法線との間および軸ａ２と平面ｐ１の法線との間に形成された非ゼロ角度であり、γは、軸ａ３と平面ｐ１の法線との間および軸ａ４と平面ｐ１の法線との間に形成された非ゼロ角度であり、第１および第２の軸ａ１およびａ２は、平面（ｐ２）に含まれ、第３および第４の軸ａ３およびａ４は、平面（ｐ３）に含まれ、平面ｐ２およびｐ３は、それらの間に非ゼロ角度αを形成する
ステップ
を含んでもよい。好ましくは、方法のステップＣは、式１１～式１５に基づいて、または式１６および式１７に基づいて実施される。
さらに、第２の代替形態による時間的組み合わせによるハイブリダイゼーションの方法は、
ステップＤにおいて、式（１８）～式（２０）に基づいて、基準時間間隔Ｔにわたる平均風速ベクトルの少なくとも２つの成分（ＵｖｅｃｔＮ、ＶｖｅｃｔＮ）または（ＶｖｅｃｔＮ、ＷｖｅｃｔＮ）または（ＵｖｅｃｔＮ、ＷｖｅｃｔＮ）のベクトル再構成のステップであって、成分ＵｖｅｃｔＮは、空間方向ｄ１における風速の成分であり、成分ＶｖｅｃｔＮは、空間方向ｄ２における風速の成分であり、成分ＷｖｅｃｔＮは、空間方向ｄ３における風速の成分であり、
Figure 0007691994000018
Figure 0007691994000019
Figure 0007691994000020
であるステップと、
ステップＥにおいて、式（２１）～式（２３）に基づいて、瞬間風速の少なくとも１つの値（Ｖｓｃａｌｉ）のスカラ再構成のステップであって、Ｖｓｃａｌｉは、それぞれ平面ｐ１またはｐ２またはｐ３における瞬間風速値の時系列に対応し、
Figure 0007691994000021
Figure 0007691994000022
Figure 0007691994000023
であるステップと、
ステップＦにおいて、式（２４）～式（２６）に基づいて、ステップＥで再構成された瞬間風速の値Ｖｓｃａｌｉ．１またはＶｓｃａｌｉ．２またはＶｓｃａｌｉ．３から開始する、基準時間間隔Ｔにわたるそれぞれ平面ｐ１、ｐ２、またはｐ３における少なくとも１つの平均風速値（Ｖｈｓｃａｌａｖｅ）の決定のステップであって、
Figure 0007691994000024
Figure 0007691994000025
Figure 0007691994000026
であるステップと、
ステップＧにおいて、式（２７）～（２９）に基づいて、平均風速ベクトルの少なくとも２つの再構成された成分から開始する、基準時間間隔Ｔにわたるそれぞれ平面ｐ１、ｐ２、またはｐ３における少なくとも１つの平均風速値（Ｖｖｅｃｔａｖｅ）の決定のステップであって、
Figure 0007691994000027
Figure 0007691994000028
Figure 0007691994000029
であるステップと、
ステップＨにおいて、式（３０）～（３２）に基づいて、再構成された風速値（Ｖｈｓｃａｌａｖｅ．１、Ｖｈｖｅｃｔａｖｅ．１）または（Ｖｈｓｃａｌａｖｅ．２およびＶｈｖｅｃｔａｖｅ．２）または（Ｖｈｓｃａｌａｖｅ．３、Ｖｈｖｅｃｔａｖｅ．３）の対から開始する、基準時間間隔Ｔにわたるそれぞれ平面ｐ１、ｐ２、またはｐ３における少なくとも１つの重み付けされた平均風速値（Ｖｈａｖｅ）の計算のステップであって、
Figure 0007691994000030
Figure 0007691994000031
Figure 0007691994000032
式中、Ｐは、０～１の間に含まれる無次元重み付け係数である
ステップと
を含んでもよい。
係数Ｐは、０．２超および／または０．６未満、好ましくは０．３超および／または０．５未満、より好ましくは０．３３に等しくてもよい。
係数Ｐの値は、テレメトリデータの取得中または方法を実施するときに一定であっても修正されてもよく、分割時間間隔Ωの前記値は、
テレメトリデータが取得されたテレメトリシステムのタイプ、および／または
前記テレメトリデータの取得中の大気条件
の関数である。
第２の代替形態による重み付けによるハイブリダイゼーションの方法は、式（３３）による基準時間間隔Ｔにわたる風速の変動σの推定を含んでもよく、
Figure 0007691994000033
式中、ｃは、正の数であり、σは、０または正の無次元数である。
第３の代替形態によれば、方法は、
瞬間風速ベクトルの投影から開始する、瞬間風速ベクトルの少なくとも２つの成分のベクトル再構成のステップ（Ｉ）と、
ステップＩで再構成された瞬間風速ベクトルの少なくとも２つの成分の時間間隔Ｔにわたる投影によって、時間間隔Ｔにわたる少なくとも１つの平均風速値を決定するステップ（Ｊ）と
を含む、平均化投影を含む。
好ましくは、第３の代替形態による平均化投影によるハイブリダイゼーションの方法は、
ステップＩにおいて、式（３４）～式（４０）に基づいて、瞬間風速ベクトルの３つの成分（Ｕｉ、Ｖｉ、Ｗｉ）のうちの少なくとも２つの成分（Ｕｉ、Ｖｉ）または（Ｖｉ、Ｗｉ）または（Ｕｉ、Ｗｉ）のベクトル再構成のステップであって、ｉは、基準時間間隔と呼ばれる時間間隔（Ｔ）にわたる瞬間風速ベクトルの連続投影の数に対応する１～Ｎの間に含まれる整数であり、Ｕｉは、空間平面（ｐ１）内に延びる空間方向（ｄ１）における瞬間風速ベクトルの成分であり、成分Ｖｉは、空間平面ｐ１内に延びる空間方向（ｄ２）における瞬間風速ベクトルの成分であり、成分Ｗｉは、平面ｐ１に直交する空間方向（ｄ３）における平均風速ベクトルの成分であり、
Figure 0007691994000034
Figure 0007691994000035
Figure 0007691994000036
Figure 0007691994000037
Figure 0007691994000038
Figure 0007691994000039
Figure 0007691994000040
式中、ＳＮｉ、ＳＳｉ、ＳＥｉ、ＳＷｉ、およびＳＶｉは、それぞれ方向ｄ３と融合した第１の軸（ａ１）、第２の軸（ａ２）、第３の軸（ａ３）、第４の軸（ａ４）、および第５の軸（ａ５）に沿った瞬間風速ベクトルの投影であり、θは、軸ａ１と平面ｐ１の法線との間および軸ａ２と平面ｐ１の法線との間に形成された非ゼロ角度であり、γは、軸ａ３と平面ｐ１の法線との間および軸ａ４と平面ｐ１の法線との間に形成された非ゼロ角度であり、第１および第２の軸ａ１およびａ２は、平面（ｐ２）に含まれ、第３および第４の軸ａ３およびａ４は、平面（ｐ３）に含まれ、平面ｐ２およびｐ３は、それらの間に非ゼロ角度αを形成する
ステップ
を含んでもよい。好ましくは、方法のステップＣは、式３４～式３８に基づいて、または式３９および式４０に基づいて実施される。
さらに、第３の代替形態による時間的組み合わせによるハイブリダイゼーションの方法は、
ステップＪにおいて、式（４１）～式（４２）に基づいて、瞬間風速ベクトルの少なくとも２つの再構成された成分から開始する、基準時間間隔Ｔにわたるそれぞれ平面ｐ１、ｐ２、またはｐ３における少なくとも１つの平均風速値（Ｖｈａｖｅ）の決定のステップであって、
Figure 0007691994000041
Figure 0007691994000042
Figure 0007691994000043
であるステップを含んでもよい。
第３の代替形態による平均化投影によるハイブリダイゼーションの方法は、式（４４）による平面ｐ１における風向（ｄｉｒ）の推定を含んでもよく、
Figure 0007691994000044
式中、ｔａｎ－１は、逆正接関数であり、推定風向は、風向と方向ｄ１との間の角度値であり、ＶｒｅｃおよびＵｒｅｃは各々、
基準時間間隔Ｔにわたる平面ｐ１における風速の成分のスカラ値、または
基準時間間隔Ｔにわたる平面ｐ１における風速の成分の平均ベクトル速度
である。
第１、第２、および／または第３の代替形態のいずれか１つによる方法は、それぞれの軸ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、およびａ５の各々に沿って延びる少なくとも１つの測定レーザビームによって瞬間風速ベクトルの投影ＳＮｉ、ＳＳｉ、ＳＥｉ、ＳＷｉ、およびＳＶｉを測定するステップを含んでもよい。
第１、第２、および／または第３の代替形態のいずれか１つによる方法は、コンピュータによって実施されてもよい。
本発明によれば、第１、第２、および／または第３の代替形態のいずれか１つによる方法を実施するように配置および／またはプログラムおよび／または構成された手段を備えるデータ処理デバイスも提案される。
本発明によれば、プログラムがコンピュータによって実行されると、コンピュータに第１、第２、および／または第３の代替形態のいずれか１つによる方法を実施させる命令を含むコンピュータプログラムも提案される。
本発明によれば、
コンピュータによって実行されると、第１、第２、および／または第３の代替形態のいずれか１つによる方法を実施させる命令を含み、かつ／または
本発明によるコンピュータプログラムが記録される、
記録媒体も提案される。
本発明の他の利点および特徴は、決して限定的ではない実施態様および実施形態の詳細な説明、ならびに以下の添付の図面を読むと明らかになるであろう。
本発明による方法を実施するために使用されるテレメトリデータを取得するための光学システムの斜視図の概略図である。 本発明による方法の第１の代替形態の機能図である。 本発明による方法の第２の代替形態の機能図である。 本発明による方法の第３の代替形態の機能図である。
以下に記載される実施形態は決して限定的ではないため、特に、この特性の選択が技術的利点を与えるのに、または先行技術の状態に関して本発明を区別するのに十分である場合、（この選択がこれらの他の特性を含む語句内で分離されている場合であっても）記載される他の特性とは別に、本発明の変形例は、記載される特性の選択のみを含むと考えることが可能である。この選択は、この部分だけで技術的利点を与えるのに、または先行技術の状態に関して本発明を区別するのに十分である場合、構造上の詳細のない、または構造上の詳細の一部のみを有する、少なくとも１つの、好ましくは機能的な特性を含む。
図１は、テレメトリデータを取得するための光学システム１の一例を示している。図１の例によれば、光学システム１は、各々が異なる軸ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、およびａ５に沿って延びる５つの光学測定ビームを放射する。非限定的な例として、このシステムは、連続測定技術を有するＬｉｄａｒタイプのＬＩＤＡＲ、またはパルス測定技術を有するＬｉｄａｒであってもよい。この例では、平面ｐ１における平均風速を推定することが想定されている。本方法を追加の空間次元に拡張することによって、当業者はまた、空間内の風速を推定することができる。図１の例によれば、軸ａ５は、垂直であり、軸ａ１は、磁北に向かって軸ａ５に対して角度θ（ここでは２８°に等しい）だけ傾斜し、軸ａ２は、南に向かって軸ａ５に対して角度θだけ傾斜し、軸ａ３は、東に向かって軸ａ５に対して角度γ（ここでは２８°に等しい）だけ傾斜し、軸ａ４は、西に向かって軸ａ５に対して角度γだけ傾斜している。平面ｐ２およびｐ３は、ここでは９０°に等しい角度αを形成する。この例では、軸ａ５に対して軸ａ１および軸ａ２によって形成された角度θ、ならびに軸ａ５に対して軸ａ３および軸ａ４によって形成された角度γは、同一である。当業者はまた、これらの角度が異なる場合に本発明による方法を適合させることができる。
計測において、風は、その方向およびその力または大きさによって特徴付けられ得る。実際には、風は、３つの成分（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を含む風ベクトルによって定義され、一般に、Ｕは、北から南への軸に沿った風ベクトルの成分を表し、Ｖは、東から西への軸に沿った風ベクトルの成分を表し、Ｗは、測定点における地表に垂直な軸上の風ベクトルの成分を表す。この風ベクトルは、ビームの各々に沿った粒子の変位速度を測定することによって測定される。ビームの各々に沿って測定された瞬間値は、風ベクトルの投影成分ＳＮｉ、ＳＳｉ、ＳＥｉ、ＳＷｉ、およびＳＶｉである。この例では、システムは、４秒ごとに５つの測定値ＳＮｉ、ＳＳｉ、ＳＥｉ、ＳＷｉ、およびＳＶｉを送達する。したがって、測定は、約０．８秒ごとに利用可能である。したがって、時間間隔Ωにわたって、Ω（秒単位）を４で除算した値に等しいＭ個の投影成分ＳＮｉ、ＳＳｉ、ＳＥｉ、ＳＷｉ、およびＳＶｉのセットが存在する。次いで、測定された瞬間投影ＳＮｉ、ＳＳｉ、ＳＥｉ、ＳＷｉ、およびＳＶｉから風ベクトルの成分（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を再構成する必要がある。実際には、本発明によるテレメトリデータを処理して風速を推定するための方法は、リアルタイムで測定されたデータ、または測定された保存データ、統計データ、もしくは測定されていないデータ（例えばシミュレーションからのデータ）などの保存データに対して実施することができる。
好ましくは、本発明によるテレメトリデータを処理して風速を推定するための方法が実施されることに基づく瞬間風速ベクトルは、テレメトリによって、例えばＬＩＤＡＲによって測定される。好ましくは、本発明によるテレメトリデータを処理して風速を推定するための方法は、テレメトリによって、例えばＬＩＤＡＲによって測定された瞬間風速ベクトルに関するデータに対して実施される。
風測定を使用する典型的な事例は、風力タービンエネルギーを発生するために利用可能な電力の測定であり、この事例では、測定間隔Ｔは、典型的には１０分の時間間隔であり、風力タービンによって発生されたエネルギーを分離することを可能にする。この間隔は、基準時間間隔Ｔと呼ばれる。本発明によるテレメトリデータを処理するための方法は、この基準間隔にわたる平均風速を推定することを可能にする。
本発明による方法の第１の代替形態の特定の実施形態によれば、時間的組み合わせによるハイブリダイゼーションの方法は、
ステップＡにおいて、式１および式２ならびにそれぞれ北／南軸および東／西軸に沿った風ベクトルの２つの成分ＵΩ、ＶΩに基づいて、分割時間間隔Ωにわたる平均風速ベクトルの再構成のステップであって、成分ＵΩは、測定点のレベルにおいて地表に対して接線方向の平面に対応する空間平面ｐ１内に延びる北／南軸に対応する空間方向ｄ１における平均風速ベクトルの成分であり、成分ＶΩは、空間平面ｐ１内に延びる東／西軸に対応する空間方向ｄ２における平均風速ベクトルの成分であり、
Figure 0007691994000045
Figure 0007691994000046
式中、ｉは、１～Ｍの間に含まれる整数であり、ここでは分割時間間隔が６０秒であり、４秒ごとに瞬間風速ベクトルの５つの投影の測定値が存在するため、２５に等しい
ステップと、
ステップＢにおいて、式６ならびにステップＡで再構成された平均風速ベクトルの２つの成分ＵΩおよびＶΩに基づいて、平面ｐ１における基準時間間隔Ｔにわたる水平風速の平均値Ｖｈａｖｅのスカラ再構成のステップであって、
Figure 0007691994000047
Ｑは、Ｔ／Ωに等しく、基準時間間隔Ｔに含まれる分割時間間隔Ωにわたる平均風速の成分ＵΩおよびＶΩの数に対応する
ステップと
を含む。
実際には、分割時間間隔Ωの値は、テレメトリデータの取得中に一定であるか修正され、分割時間間隔Ωの前記値は、
テレメトリデータが取得されたテレメトリシステムのタイプ、および／または
前記テレメトリデータの取得中の大気条件
の関数である。
Ωの値は、例えば方向および水平風速の標準偏差を計算することによって示される水平風の方向および速度の変動の振幅、または推定平均風速の値に適合させることができる。
図３は、本発明による第２の代替形態によるテレメトリデータを処理して風速を推定するための方法の機能概略図を示す。第２の代替形態によれば、方法は、
瞬間風速ベクトルの投影から瞬間風速ベクトルの少なくとも２つの成分のベクトル再構成のステップＣと、
基準時間間隔Ｔにわたって含まれる、瞬間風速ベクトルの２つの再構成された成分のＮから開始する、平均風速ベクトルの少なくとも２つの成分の基準時間間隔と呼ばれる時間間隔Ｔにわたるベクトル再構成のステップＤ（１０分の時間間隔は、６００秒であり、４秒ごとの瞬間速度ベクトルの投影のセットの取得は、１５０に等しい）と、
平均風速ベクトルの少なくとも２つの再構成された成分から開始する、時間間隔Ｔにわたる少なくとも１つの平均風速値のスカラ再構成のステップＥと、
瞬間風速ベクトルの投影から開始する、瞬間風速のノルムの少なくとも１つの値の決定のステップＦと、
再構成された瞬間風速のノルムの少なくとも１つの値から開始する、基準時間間隔Ｔにわたる風速のノルムの少なくとも１つの平均値の決定のステップＧと、
ステップＥで再構成された少なくとも１つの平均風速値とステップＧで決定された少なくとも１つの平均風速値の和の重み付けによって、時間間隔Ｔにわたる風速の少なくとも１つの平均値Ｖｈａｖｅの決定のステップ（Ｈ）と
を含む、重み付けによるハイブリダイゼーションを含む。
本発明による方法の第２の代替形態の特定の実施形態によれば、重み付けによるハイブリダイゼーションの方法は、
ステップＣにおいて、それぞれの式１１および式１２に基づいて、それぞれ北／南軸および東／西軸に沿った瞬間風速ベクトルの少なくとも２つの成分（Ｕｉ、Ｖｉ）の再構成のステップであって、ｉは、基準時間間隔と呼ばれる時間間隔Ｔにわたる瞬間風速ベクトルの連続投影の数に対応する１～Ｎの間に含まれる整数であり、Ｕｉは、測定点のレベルにおいて地表に対して接線方向の平面に対応する空間平面ｐ１内に延びる北／南軸に対応する空間方向ｄ１における瞬間風速ベクトルの成分であり、成分Ｖｉは、空間平面ｐ１内に延びる東／西軸に対応する空間方向ｄ２における瞬間風速ベクトルの成分であり、
Figure 0007691994000048
Figure 0007691994000049
であるステップと、
ステップＤにおいて、式１８および式１９に基づいて、それぞれ北／南軸および東／西軸に沿った基準時間間隔Ｔにわたる平均風速ベクトルの２つの成分（ＵｖｅｃｔＮ、ＶｖｅｃｔＮ）の再構成のステップであって、成分ＵｖｅｃｔＮは、空間方向ｄ１における風速の成分であり、成分ＶｖｅｃｔＮは、空間方向ｄ２における風速の成分であり、
Figure 0007691994000050
Figure 0007691994000051
であるステップと、
ステップＥにおいて、式２１に基づいて、瞬間風速の少なくとも１つのスカラ値（Ｖｓｃａｌｉ）の再構成のステップであって、Ｖｓｃａｌｉは、平面ｐ１における瞬間風速のスカラ値の時系列にそれぞれ対応し、
Figure 0007691994000052
であるステップと、
ステップＦにおいて、式２４に基づいて、再構成された瞬間風速のスカラ値Ｖｓｃａｌｉ．１から開始する、基準時間間隔Ｔにわたる平面ｐ１におけるそれぞれの風速のノルムの平均値Ｖｈｓｃａｌａｖｅの計算のステップであって、
Figure 0007691994000053
であるステップと、
ステップＧにおいて、式２７に基づいて、平均風速ベクトルの２つの再構成された成分から開始する、基準時間間隔Ｔにわたる平面ｐ１における平均風速値Ｖｖｅｃｔａｖｅの計算のステップであって、
Figure 0007691994000054
であるステップと、
ステップＨにおいて、式３０に基づいて、再構成された風速値（Ｖｈｓｃａｌａｖｅ．１、Ｖｈｖｅｃｔａｖｅ．１）の対から開始する、基準時間間隔Ｔにわたる平面ｐ１における重み付けされた平均風速値Ｖｈａｖｅの計算のステップであって、
Figure 0007691994000055
式中、Ｐは、０～１の間に含まれる無次元重み付け係数である
ステップと
を含む。
Ｐの最適値は、
テレメトリデータが取得されたテレメトリシステムのタイプ、および／または
前記テレメトリデータの取得中の大気条件
に依存する。
係数Ｐは、０．２超および／または０．６未満、好ましくは０．３超および／または０．５未満、より好ましくは０．３３に等しい。標準大気条件下で、図１に提示される構成のテレメトリシステムの場合、最良の推定値を得ることを可能にする数は、約０．３３である。
方法は、式３３に従って基準時間間隔Ｔにわたる風速の変動σの推定を含み、
式中、ｃは、正の数であり、σは、０または正の無次元数である。この推定は、測定された気流を高乱流または低乱流として定義されるカテゴリに分類することを可能にする水平速度および方向の標準偏差の値の近似である。
図４は、本発明による第３の代替形態によるテレメトリデータを処理して風速を推定するための方法の機能概略図を示す。第３の代替形態によれば、方法は、
瞬間風速ベクトルの投影から開始する、瞬間風速ベクトルの少なくとも２つの成分のベクトル再構成のステップＩと、
ステップＩで再構成された瞬間風速ベクトルの少なくとも２つの成分の時間間隔Ｔにわたる投影によって、時間間隔Ｔにわたる風速の少なくとも１つの平均値Ｖｈａｖｅの決定のステップＪと
を含む、平均化投影によるハイブリダイゼーションを含む。
本発明による方法の第３の代替形態の特定の実施形態によれば、平均化投影によるハイブリダイゼーションの方法は、
ステップＩにおいて、式３４および式３５に基づいて、それぞれ北／南軸および東／西軸に沿った瞬間風速ベクトルの２つの成分（Ｕｉ、Ｖｉ）のベクトル再構成のステップであって、ｉは、基準時間間隔と呼ばれる時間間隔Ｔにわたる瞬間風速ベクトルの連続投影の数に対応する１～Ｎの間に含まれる整数であり、Ｕｉは、測定点のレベルにおいて地表の平面に対応する空間平面ｐ１内に延びる北／南軸に対応する空間方向ｄ１における瞬間風速ベクトルの成分であり、成分Ｖｉは、空間平面ｐ１内に延びる東／西軸に対応する空間方向ｄ２における瞬間風速ベクトルの成分であり、
Figure 0007691994000057
Figure 0007691994000058
であるステップと、
ステップＪにおいて、式４１に基づいて、瞬間風速ベクトルの２つの再構成された成分から開始する、基準時間間隔Ｔにわたる平面ｐ１におけるそれぞれの風速の平均値Ｖｈａｖｅの決定のステップであって、
Figure 0007691994000059
であるステップと
を含む。
もちろん、本発明は、ここで説明した例に限定されず、本発明の範囲から逸脱することなく、これらの例に対して多くの調整を行うことができる。したがって、上述の実施形態の変形例またはステップを組み合わせることが考えられる。
さらに、本発明の異なる特性、形態、変形例、および実施形態は、それらが互換性がないか、または相互に排他的でない限り、様々な組み合わせで互いに組み合わせることができる。

Claims (15)

  1. テレメトリデータを処理して風速を推定するための方法であって、前記方法は、
    瞬間風速ベクトルの経時的な連続投影から開始する、分割時間間隔と呼ばれる時間間隔（Ω）にわたる平均風速ベクトルの少なくとも２つの成分のベクトル再構成のステップ（Ａ）と、
    ステップＡで再構成された前記平均風速ベクトルの前記少なくとも２つの成分の数（Ｔ／Ω）から開始する、基準時間間隔と呼ばれる時間間隔（Ｔ）にわたる少なくとも１つの平均風速値（Ｖｈａｖｅ）のスカラ再構成のステップ（Ｂ）と
    を含む、時間的組み合わせによるハイブリダイゼーションを含み、
    ２Ωは、Ｔ以下であり、Ｔ／Ωは、前記基準時間間隔Ｔに含まれる前記分割時間間隔Ωにわたる前記平均風速の前記少なくとも２つの成分の前記数に対応する、
    方法。
  2. ステップＡにおいて、式（１）～（７）に基づいて、前記分割時間間隔Ωにわたる前記平均風速ベクトルの３つの成分（ＵΩ、ＶΩ、ＷΩ）のうちの前記少なくとも２つの成分（ＵΩ、ＶΩ）または（ＶΩ、ＷΩ）または（ＵΩ、ＷΩ）の再構成のステップであって、前記成分ＵΩは、空間平面（ｐ１）内に延びる空間方向（ｄ１）における前記平均風速ベクトルの前記成分であり、前記成分ＶΩは、前記空間平面ｐ１内に延びる空間方向（ｄ２）における前記平均風速ベクトルの前記成分であり、前記成分ＷΩは、前記平面ｐ１に直交する空間方向（ｄ３）における前記平均風速ベクトルの前記成分であり、
    Figure 0007691994000060
    Figure 0007691994000061
    Figure 0007691994000062
    Figure 0007691994000063
    Figure 0007691994000064
    Figure 0007691994000065
    Figure 0007691994000066
     式中、ｉは、前記分割時間間隔Ωにわたる前記瞬間風速ベクトルの経時的な連続投影ＳＮｉ、ＳＳｉ、ＳＥｉ、ＳＷｉ、およびＳｖｉに対応する１～Ｍの間に含まれる整数であり、
    ＳＮｉ、ＳＳｉ、ＳＥｉ、ＳＷｉ、およびＳｖｉは、それぞれ前記方向ｄ３と融合した第１の軸（ａ１）、第２の軸（ａ２）、第３の軸（ａ３）、第４の軸（ａ４）、および第５の軸（ａ５）に沿った前記瞬間風速ベクトルの前記それぞれの投影であり、θは、前記軸ａ１と前記平面ｐ１の法線との間および前記軸ａ２と前記平面ｐ１の前記法線との間に形成された非ゼロ角度であり、γは、前記軸ａ３と前記平面ｐ１の前記法線との間および前記軸ａ４と前記平面ｐ１の前記法線との間に形成された非ゼロ角度であり、前記第１および第２の軸ａ１およびａ２は、平面（ｐ２）に含まれ、前記第３および第４の軸ａ３およびａ４は、平面（ｐ３）に含まれ、前記平面ｐ２およびｐ３は、それらの間に非ゼロ角度αを形成する
    ステップと、
    ステップＢにおいて、式（８）～式（１０）およびステップＡで再構成された前記平均風速ベクトルの前記少なくとも２つの成分に基づいて、平面ｐ１またはｐ２またはｐ３のそれぞれにおける前記基準時間間隔Ｔにわたる少なくとも１つの平均風速値（Ｖｈａｖｅ）のスカラ再構成のステップであって、
    Figure 0007691994000067
    Figure 0007691994000068
    Figure 0007691994000069
     Ｑは、前記基準時間間隔Ｔに含まれる前記分割時間間隔Ωにわたる前記平均風速の前記少なくとも２つの成分の前記数に対応する１～（Ｔ／Ω）の間に含まれる整数である
    ステップと
    を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記分割時間間隔Ωの値は、前記テレメトリデータの取得中に一定であるか修正され、前記分割時間間隔Ωの前記値は、
    前記テレメトリデータが取得されたテレメトリシステムのタイプ、および／または
    前記テレメトリデータの取得中の大気条件
    の関数である、請求項１または２に記載の方法。
  4. テレメトリデータを処理して風速を推定するための方法であって、前記方法は、
    瞬間風速ベクトルの投影から開始する、前記瞬間風速ベクトルの少なくとも２つの成分のベクトル再構成のステップ（Ｃ）と、
    基準時間間隔Ｔにわたって含まれる、ステップＣで再構成された前記瞬間風速ベクトルの前記少なくとも２つの成分の数Ｎから開始する、平均風速ベクトルの少なくとも２つの成分の前記基準時間間隔と呼ばれる時間間隔（Ｔ）にわたるベクトル再構成のステップ（Ｄ）と、
    ステップＣで再構成された前記平均風速ベクトルの前記少なくとも２つの成分から開始する、少なくとも１つの瞬間風速値のスカラ再構成のステップ（Ｅ）と、
    ステップＥで再構成された前記少なくとも１つの瞬間風速値から開始する、少なくとも１つの平均風速値を決定するステップ（Ｆ）と、
    ステップＤで再構成された前記平均風速ベクトルの前記少なくとも２つの成分から開始する、前記基準時間間隔Ｔにわたる少なくとも１つの平均風速値を決定するステップ（Ｇ）と、
    ステップＦで再構成された前記少なくとも１つの平均風速値とステップＧで決定された前記少なくとも１つの平均風速値の和の重み付けによって、前記時間間隔Ｔにわたる少なくとも１つの平均風速値（Ｖｈａｖｅ）を決定するステップ（Ｈ）と
    を含む、重み付けによるハイブリダイゼーションを含む、方法。
  5. ステップＣにおいて、それぞれの式（１１）～（１７）に基づいて、前記瞬間風速ベクトルの３つの成分（Ｕｉ、Ｖｉ、Ｗｉ）のうちの少なくとも２つの成分（Ｕｉ、Ｖｉ）または（Ｖｉ、Ｗｉ）または（Ｕｉ、Ｗｉ）のベクトル再構成のステップであって、ｉは、前記基準時間間隔Ｔにわたる前記瞬間風速ベクトルの連続投影の数に対応する１～Ｎの間に含まれる整数であり、Ｕｉは、空間平面（ｐ１）内に延びる空間方向（ｄ１）における前記瞬間風速ベクトルの前記成分であり、前記成分Ｖｉは、前記空間平面ｐ１内に延びる空間方向（ｄ２）における前記瞬間風速ベクトルの前記成分であり、前記成分Ｗｉは、前記平面ｐ１に直交する空間方向（ｄ３）における前記平均風速ベクトルの前記成分であり、
    Figure 0007691994000070
    Figure 0007691994000071
    Figure 0007691994000072
    Figure 0007691994000073
    Figure 0007691994000074
    Figure 0007691994000075
    Figure 0007691994000076
     式中、ＳＮｉ、ＳＳｉ、ＳＥｉ、ＳＷｉ、およびＳＶｉは、それぞれ前記方向ｄ３と融合した第１の軸（ａ１）、第２の軸（ａ２）、第３の軸（ａ３）、第４の軸（ａ４）、および第５の軸（ａ５）に沿った前記瞬間風速ベクトルの投影であり、θは、前記軸ａ１と前記平面ｐ１の法線との間および前記軸ａ２と前記平面ｐ１の前記法線との間に形成された非ゼロ角度であり、γは、前記軸ａ３と前記平面ｐ１の前記法線との間および前記軸ａ４と前記平面ｐ１の前記法線との間に形成された非ゼロ角度であり、前記第１および第２の軸ａ１およびａ２は、平面（ｐ２）に含まれ、前記第３および第４の軸ａ３およびａ４は、平面（ｐ３）に含まれ、前記平面ｐ２およびｐ３は、それらの間に非ゼロ角度αを形成する
    ステップと、
    ステップＤにおいて、式（１８）～式（２０）に基づいて、前記基準時間間隔Ｔにわたる前記平均風速ベクトルの少なくとも２つの成分（ＵｖｅｃｔＮ、ＶｖｅｃｔＮ）または（ＶｖｅｃｔＮ、ＷｖｅｃｔＮ）または（ＵｖｅｃｔＮ、ＷｖｅｃｔＮ）のベクトル再構成のステップであって、前記成分ＵｖｅｃｔＮは、前記空間方向ｄ１における前記風速の前記成分であり、前記成分ＶｖｅｃｔＮは、前記空間方向ｄ２における前記風速の前記成分であり、前記成分ＷｖｅｃｔＮは、前記空間方向ｄ３における前記風速の成分であり、
    Figure 0007691994000077
    Figure 0007691994000078
    Figure 0007691994000079
     であるステップと、
    ステップＥにおいて、式（２１）～式（２３）に基づいて、前記瞬間風速の少なくとも１つの値（Ｖｓｃａｌｉ）のスカラ再構成のステップであって、Ｖｓｃａｌｉは、それぞれ平面ｐ１またはｐ２またはｐ３における前記瞬間風速値の時系列に対応し、
    Figure 0007691994000080
    Figure 0007691994000081
    Figure 0007691994000082
     であるステップと、
    ステップＦにおいて、式（２４）～式（２６）に基づいて、ステップＥで再構成された前記瞬間風速の値Ｖｓｃａｌｉ．１またはＶｓｃａｌｉ．２またはＶｓｃａｌｉ．３から開始する、前記基準時間間隔Ｔにわたるそれぞれ平面ｐ１、ｐ２、またはｐ３における少なくとも１つの平均風速値（Ｖｈｓｃａｌａｖｅ）の決定のステップであって、
    Figure 0007691994000083
    Figure 0007691994000084
    Figure 0007691994000085
     であるステップと、
    ステップＧにおいて、式（２７）～（２９）に基づいて、前記平均風速ベクトルの前記少なくとも２つの再構成された成分から開始する、前記基準時間間隔Ｔにわたるそれぞれ平面ｐ１、ｐ２、またはｐ３における少なくとも１つの平均風速値（Ｖｖｅｃｔａｖｅ）の決定のステップであって、
    Figure 0007691994000086
    Figure 0007691994000087
    Figure 0007691994000088
     であるステップと、
    ステップＨにおいて、式（３０）～（３２）に基づいて、再構成された風速値（Ｖｈｓｃａｌａｖｅ．１、Ｖｈｖｅｃｔａｖｅ．１）または（Ｖｈｓｃａｌａｖｅ．２およびＶｈｖｅｃｔａｖｅ．２）または（Ｖｈｓｃａｌａｖｅ．３、Ｖｈｖｅｃｔａｖｅ．３）の対から開始する、前記基準時間間隔Ｔにわたるそれぞれ平面ｐ１、ｐ２、またはｐ３における少なくとも１つの重み付けされた平均風速値（Ｖｈａｖｅ）の計算のステップであって、
    Figure 0007691994000089
    Figure 0007691994000090
    Figure 0007691994000091
     式中、Ｐは、０～１の間に含まれる無次元重み付け係数である
    ステップと
    を含む、請求項４に記載の方法。
  6. 前記係数Ｐは、０．２超および／または０．６未満である、請求項５に記載の方法。
  7. 前記係数Ｐの値は、前記テレメトリデータの取得中または前記方法を実施するときに一定であるか修正され、前記分割時間間隔Ωの前記値は、
    前記テレメトリデータが取得されたテレメトリシステムのタイプ、および／または
    前記テレメトリデータの取得中の大気条件
    の関数である、請求項５～６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 式（３３）による前記基準時間間隔Ｔにわたる前記風速の変動σの推定を含み、
    Figure 0007691994000092
     式中、ｃは、正の数であり、σは、０または正の無次元数である、
    請求項４～７のいずれか一項に記載の方法。
  9. テレメトリデータを処理して風速を推定するための方法であって、前記方法は、
    平均化投影を含み、平均化投影は、
    瞬間風速ベクトルの投影に由来し、かつ式（３４）～式（４０）に由来する瞬間風速ベクトルの３つの成分（Ｕｉ、Ｖｉ、Ｗｉ）のうちの少なくとも２つの成分（Ｕｉ、Ｖｉ）または（Ｖｉ、Ｗｉ）または（Ｕｉ、Ｗｉ）のベクトル再構成のステップＩであって、ｉは、基準時間間隔と呼ばれる時間間隔（Ｔ）にわたる前記瞬間風速ベクトルの連続投影の数に対応する１～Ｎの間に含まれる整数であり、Ｕｉは、空間平面（ｐ１）内に延びる空間方向（ｄ１）における前記瞬間風速ベクトルの前記成分であり、前記成分Ｖｉは、前記空間平面ｐ１内に延びる空間方向（ｄ２）における前記瞬間風速ベクトルの前記成分であり、前記成分Ｗｉは、前記平面ｐ１に直交する空間方向（ｄ３）における前記平均風速ベクトルの前記成分であり、
    Figure 0007691994000093
    Figure 0007691994000094
    Figure 0007691994000095
    Figure 0007691994000096
    Figure 0007691994000097
    Figure 0007691994000098
    Figure 0007691994000099
     式中、ＳＮｉ、ＳＳｉ、ＳＥｉ、ＳＷｉ、およびＳＶｉは、それぞれ前記方向ｄ３と融合した第１の軸（ａ１）、第２の軸（ａ２）、第３の軸（ａ３）、第４の軸（ａ４）、および第５の軸（ａ５）に沿った前記瞬間風速ベクトルの投影であり、θは、前記軸ａ１と前記平面ｐ１の法線との間および前記軸ａ２と前記平面ｐ１の前記法線との間に形成された非ゼロ角度であり、γは、前記軸ａ３と前記平面ｐ１の前記法線との間および前記軸ａ４と前記平面ｐ１の前記法線との間に形成された非ゼロ角度であり、前記第１および第２の軸ａ１およびａ２は、平面（ｐ２）に含まれ、前記第３および第４の軸ａ３およびａ４は、平面（ｐ３）に含まれ、前記平面ｐ２およびｐ３は、それらの間に非ゼロ角度αを形成する
    ステップＩと、
    ステップＩで再構成された前記瞬間風速ベクトルの前記少なくとも２つの成分の、時間間隔Ｔにわたる、式（４１）～式（４３）に基いた投影による、前記基準時間間隔Ｔにわたるそれぞれ平面ｐ１、ｐ２、またはｐ３における少なくとも１つの平均風速値（Ｖｈａｖｅ）の決定のステップＪであって、
    Figure 0007691994000100
    Figure 0007691994000101
    Figure 0007691994000102
     であるステップＪと
    を含む、方法。
  10. 式（４４）による平面ｐ１における風向（ｄｉｒ）の推定を含み、
    Figure 0007691994000103
     式中、ｔａｎ－１は、逆正接関数であり、式４４から推定された前記風向Ｄｉｒは、前記風向と前記方向ｄ１との間の角度値であり、ＶｒｅｃおよびＵｒｅｃは各々、
    前記基準時間間隔Ｔにわたる平面ｐ１における前記風速の成分のスカラ値、または
    前記基準時間間隔Ｔにわたる平面ｐ１における前記風速の成分の平均ベクトル速度
    である、
    請求項２、５、および９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 第１の軸ａ１、第２の軸ａ２、第３の軸ａ３、第４の軸ａ４、および第５の軸ａ５に沿ってそれぞれ延びる少なくとも１つの測定レーザビームによって前記瞬間風速ベクトルの前記投影ＳＮｉ、ＳＳｉ、ＳＥｉ、ＳＷｉ、およびＳＶｉを測定するステップを含む、請求項２、５、および９のいずれか一項に記載の方法。
  12. コンピュータによって実施される、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法を実施するように配置および／またはプログラムおよび／または構成された手段を備える、データ処理デバイス。
  14. コンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムがコンピュータによって実行されると、前記コンピュータに請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法を実施させる命令を含む、コンピュータプログラム。
  15. コンピュータによって実行されると、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法を実施させる命令を含み、かつ／または
    請求項１４に記載のコンピュータプログラムが記録される、
    記録媒体。
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