基于激光雷达非均匀扫描的风场反演方法技术

基于激光雷达非均匀扫描的风场反演方法，包括1）激光雷达以非均匀的扫描方式对矢量风场进行测量；2）对扫描数据进行拟合；3）将拟合曲线的差值控制在预设范围；4）将剩余波束控制得数量大于有效波束数量的阈值，并反演整体测量区域的风速风向；5）取前一步所有探测距离的有效风向进行平均；6）将风向均值反馈至步骤1）并重复1）—4）；7）当再一次反演出整体测量区域的风速风向之后，利用VPP方法和加权统计得到精确的目标区域矢量；8）若收到指令则结束测量，将上一步测量结果输出；否则进行风向均值计算重复步骤1）‑4）、7）。本发明专利技术在提高单台激光雷达矢量风场反演的数据更新率的同时，保证了目标测量点的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
基于激光雷达非均匀扫描的风场反演方法
本专利技术涉及一种改进的激光雷达风场反演方法，具体涉及一种激光雷达基于非均匀扫描的风场反演方法。
技术介绍
大气风场是气象探测中的重要观测参数，天气预报中提供风场的基础信息，有助于天气变化的预报；航空中的阵风、风切变等情况危害很大，风场的观测可以帮助提前做好应对准备；风力发电中也需要前方风场的测定来使风机有效运行等。扫描式激光雷达可实时提供三维空间内的风场信息，时空分辨率高，体积小，方便携带，在不方便进行塔杆搭建的地方，可实现远距离探测，广泛用于气象、环境、交通、航空、海洋、风电等诸多领域。激光雷达将激光发射到空中，与大气分子和气溶胶颗粒等大气粒子相互作用后产生回波信号，回波信号中的包含的气溶胶的径向速度信息，通过接收器接收后向推算出风场的径向速度。扫描式激光雷达可以进行三维风场扫描，作为一种业务化的产品，需要实时高效地进行风场测量。多部雷达联合观测，水平风场可由其几何关系导出。两部甚至多部雷达风场反演的空间范围有限，且只有雷达同时同步扫描的空间的数据才可用于反演。另本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于激光雷达非均匀扫描的风场反演方法，其特征是包括以下步骤，/n(1)激光雷达以非均匀的扫描方式对矢量风场进行测量：/n选一个角度θ作为中心方位角，开始非均匀扫描，与中心角度越近的波束扫描角度密集，越远的波束扫描角度稀疏，以加大中心方位角波束权重，波束扫描角度具体满足一种非线性曲线函数特征，/nk为起始扫描波束到结束扫描波束数的编号，k＝1,2,3......N......2N+1，N为自然数；扫描间隔f(m)为相邻两个波束扫描角度之差，满足公式(1)，其中，m为从起始波束到结束波束的扫描间隔数，a为1～3范围内任意实数，m＝1,2,3......N......2N，N为自然数；/nf(m...

【技术特征摘要】
1.基于激光雷达非均匀扫描的风场反演方法，其特征是包括以下步骤，
(1)激光雷达以非均匀的扫描方式对矢量风场进行测量：
选一个角度θ作为中心方位角，开始非均匀扫描，与中心角度越近的波束扫描角度密集，越远的波束扫描角度稀疏，以加大中心方位角波束权重，波束扫描角度具体满足一种非线性曲线函数特征，
k为起始扫描波束到结束扫描波束数的编号，k＝1,2,3......N......2N+1，N为自然数；扫描间隔f(m)为相邻两个波束扫描角度之差，满足公式(1)，其中，m为从起始波束到结束波束的扫描间隔数，a为1～3范围内任意实数，m＝1,2,3......N......2N，N为自然数；
f(m)＝exp(a(m/N-1)2)(1)
第k个波束扫描角度为满足公式(2)，其中θ为中心角度；



(2)对于第k个波束，k＝1,2,3......N......2N+1，根据非线性风场VAD(VelocityAzimuthDisplay速度方位显示)反演方法，测量其风分量数据为vk，且vk与构成一种正弦曲线函数可根据正弦函数对扫描数据进行拟合；
拟合过程是利用最小二乘法计算拟合曲线和测量数据之间的差值，如公式(3)，假设每次参与拟合的各个波束数编号按升序表示为kb～ke，则差值计算方法为：



而首次拟合计算中，2N+1个波束均参与计算，即此时kb～ke表示1～2N+1之间的所有波束；
(3)判断拟合曲线和测量数据之间的差值e是否达到预设的误差阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹嘉萍，刘秉义，李荣忠，吴松华，
申请(专利权)人：青岛镭测创芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37