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Towards vertical wind and turbulent flux estimation with multicopter uncrewed aircraft systems

Wildmann, Norman und Wetz, Tamino (2022) Towards vertical wind and turbulent flux estimation with multicopter uncrewed aircraft systems. Atmospheric Measurement Techniques (AMT), 15 (18), Seiten 5465-5477. Copernicus Publications. doi: 10.5194/amt-15-5465-2022. ISSN 1867-1381.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Offizielle URL: https://amt.copernicus.org/articles/15/5465/2022/

Kurzfassung

Vertical wind velocity and its fluctuations are essential parameters in the atmospheric boundary layer (ABL) to determine turbulent fluxes and scaling parameters for ABL processes. The typical instrument to measure fluxes of momentum and heat in the surface layer are sonic anemometers. Without the infrastructure of meteorological masts and above the typical heights of these masts, in situ point measurements of the three-dimensional wind vector are hardly available. We present a method to obtain the three-dimensional wind vector from avionic data of small multicopter uncrewed aircraft systems (UAS). To achieve a good accuracy in both average and fluctuating parts of the wind components, calibrated motor thrusts and measured accelerations by the UAS are used. In a validation campaign, in comparison to sonic anemometers on a 99 m mast, accuracies below 0:2ms−1 are achieved for the mean wind components and below 0:2m2 s−2 for their variances. The spectra of variances and covariances show good agreement with the sonic anemometer up to 1 Hz temporal resolution. A case study of continuous measurements in a morning transition of a convective boundary layer with five UAS illustrates the potential of such measurements for ABL research.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/188522/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Towards vertical wind and turbulent flux estimation with multicopter uncrewed aircraft systems
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wildmann, NormanDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-9475-4206NICHT SPEZIFIZIERT
Wetz, TaminoDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:27 September 2022
Erschienen in:Atmospheric Measurement Techniques (AMT)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:15
DOI:10.5194/amt-15-5465-2022
Seitenbereich:Seiten 5465-5477
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1867-1381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Wind, Turbulenz, Drohnen, Meteorologie
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HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Photovoltaik und Windenergie
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Windenergie
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Verkehrsmeteorologie
Hinterlegt von: Wildmann, Norman
Hinterlegt am:30 Sep 2022 12:12
Letzte Änderung:14 Okt 2022 14:22

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