一种雷达测距误差修正方法技术

本发明专利技术公开一种雷达测距误差修正方法，能够利用双天线实时监测风机机舱摆动位移来消除毫米波雷达因机舱摆动的误差，增加监测精度，提供准确的数据，保障风机安全运行，即传统毫米波雷达布设在机舱上监测叶片净空值存在误差，风机在迎风运行时机舱会摆动偏移，而雷达是二维测量，机舱摆动位移大小跟风速有关，雷达安装在机舱会随着机舱摆动，实际测量出的数据叠加了风机机舱摆动位移，对数据的精度产生了巨大的影响，导致无法准确判断叶片与塔筒的净空值，本发明专利技术的修正方法能够很好的解决这个问题。个问题。个问题。

【技术实现步骤摘要】
一种雷达测距误差修正方法


[0001]本专利技术涉及风电监测
，具体涉及一种雷达测距误差修正方法。

技术介绍

[0002]在现有风机监测中，采用毫米波测距雷达安装在机舱，实际风机迎风运行过程中，风机塔顶机舱会受到风的作用发生摆动，对于安装在风机机舱的毫米波雷会随着机舱摆动，风速越大毫米雷达测距误差越大，进而导致雷达的监测数据产生较大误差。
[0003]综上所述，急需一种雷达测距误差修正方法以解决现有技术中雷达因摆动产生误差的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种雷达测距误差修正方法，以解决雷达因摆动产生误差的问题，具体技术方案如下：一种雷达测距误差修正方法，包括如下步骤：步骤S1：在风机机舱的顶部安装GNSS主天线A与GNSS副天线B，机舱旋转中心点、主天线A和副天线B之间形成三角结构；雷达安装在风机上；步骤S2：通过GNSS主天线A和GNSS副天线B的位置坐标获取机舱旋转中心的初始坐标；步骤S3：在风机运行过程中，通过GNSS主天线A和GNSS幅天线B的位置变化获取机舱中心的水平偏移量；步骤S4：通过雷达获取叶片的叶尖与风机塔筒之间的水平距离；步骤S5：利用步骤S4中的水平距离与步骤S3中的水平偏移量的差值来消除机舱偏移导致雷达产生的误差。
[0005]以上技术方案优选的，所述步骤S1中，两组GNSS天线与地面的基准站配合实现测量数据的采集；雷达安装在风机的机舱上。
[0006]以上技术方案优选的，所述步骤S2中，在风机停转状态下控制风机塔顶机舱偏航转动，使风机机舱沿塔筒周向以固定角度旋转次，机舱旋转中心的初始坐标通过式1）获取：
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1）；其中，，和分别为第次旋转时主天线A的
坐标值和与其处于对称位置的第次旋转时主天线A的坐标值；和分别为第次旋转时副天线B的坐标值和与其处于对称位置的第次旋转时副天线B的坐标值。
[0007]以上技术方案优选的，所述步骤S2中，。
[0008]以上技术方案优选的，所述步骤S3中，第次测量的通过主天线A和副天线B的位置变化获取的机舱旋转中心的水平偏移量，如式2）所示：
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2）；其中，为机舱旋转中心第次测量在XOY平面中的水平坐标，为机舱旋转中心的初始坐标在XOY平面中的水平坐标。
[0009]以上技术方案优选的，机舱旋转中心第次测量的坐标次测量的坐标通过式2.a）和式2.b）获取：
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2.a）； 2.b）其中，为主天线A的相位中心点第次测量在导航坐标系中的三维坐标；为主天线A的相位中心点与机舱旋转中心点在载体坐标系b中的三维坐标；为机舱的俯仰角，为机舱的方位角，为机舱的横滚角，为与、和相关的矩阵。
[0010]以上技术方案优选的，所述步骤S4包括：步骤S4.1：利用毫米波雷达，采用调频连续波波形，对叶片经过雷达探测的范围区域整体进行探测进而获得叶片的叶尖经过该区域时与雷达的空间位置，结合经典的三角波测距原理，进而得出雷达与叶尖之间的径向距离和叶片方位角；步骤S4.2：通过步骤S4.1获取的径向距离和叶片方位角，计算出叶尖与塔筒之间的水平距离。
[0011]以上技术方案优选的，所述步骤S4.1中，雷达与叶尖之间的径向距离如式3）所示：
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3)；其中，是三角波进行快速傅里叶变换后的频点数；为雷达输出的上三角波进行快速傅里叶变换后的峰值频点位置；为雷达输出的下三角波进行快速傅里叶变换后的峰值频点位置；为光速；为三角波的上三角时间；为雷达带宽；
所述步骤S4.1中，叶片方位角如式4）所示：
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4）；其中，为雷达上的两组接收天线的相位差，为雷达上的两组接收天线的相距。
[0012]以上技术方案优选的，所述步骤S4.2中，叶尖与塔筒之间的水平距离如式5）所示；
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5）；其中，表示雷达与叶尖之间的径向距离；表示叶片方位角。
[0013]以上技术方案优选的，所述步骤S5中，雷达测量的消除误差后的叶尖与塔筒的水平距离如式6）所示：
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6）；其中，表示叶尖与塔筒之间的水平距离；表示第次测量的通过主天线A和副天线B的位置变化获取的机舱旋转中心的水平偏移量。
[0014]应用本专利技术的技术方案，具有以下有益效果：本专利技术中的雷达测距误差修正方法，能够利用双天线实时监测风机机舱摆动位移来消除毫米波雷达因机舱摆动的误差，增加监测精度，提供准确的数据，保障风机安全运行，即传统毫米波雷达布设在机舱上监测叶片净空值存在误差，风机在迎风运行时机舱会摆动偏移，而雷达是二维测量，机舱摆动位移大小跟风速有关，雷达安装在机舱会随着机舱摆动，实际测量出的数据叠加了风机机舱摆动位移，对数据的精度产生了巨大的影响，导致无法准确判断叶片与塔筒的净空值，本专利技术的修正方法能够很好的解决这个问题。
[0015]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0016]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0017]在附图中：图1是本实施例中毫米波雷达波探测示意图；图2是主天线A和副天线B的安装示意图；图3是步骤S2中获取机舱旋转中心的初始坐标的原理图；图4是是本实施例中风机运行过程中机舱旋转中心在XOY平面的位置变化示意图，示意初始位置，示意变化后的位置；其中，1、机舱；2、塔筒；3、叶片。
具体实施方式
[0018]以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0019]实施例：一种雷达测距误差修正方法，包括步骤S1至步骤S5，如图1至图4所示，具体如下：步骤S1：如图1和图2所示，在风机机舱的顶部安装GNSS主天线A和GNSS副天线B，使机舱旋转中心点、主天线A和副天线B之间形成三角结构；在机舱上安装至少一个雷达（毫米波雷达），毫米波雷达的接收天线至少两根以上（本实施例优选为两根）；其中，两组GNSS天线（即GNSS主天线A和GNSS副天线B）与地面的基准站配合实现北斗测量数据的采集；毫米波雷达返回数据包括目标径向距离、目标角度以及目标速度。
[0020]步骤S2：如图3和图4所示，通过GNSS主天线A和GNSS副天线B的位置坐标获取机舱旋转中心的初始坐标，具体是：在风机风轮停转状态下控制风机塔顶机舱偏航转动，使风机机舱沿塔筒周向以固定角度旋转次，其中为正偶数（本实施例中共旋转了8次），且，通过GNSS主天线A和GNSS副天线B的位置坐标获取机舱旋转中心的初始坐标；图3中，字符A和B的右下标表示转动次数；其中，机舱旋转中心的初始坐标通过式1）获取：
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1）；其中，，和分别为第次旋转时主天线A的坐标值和与其处于对称位置的第次旋转时主天线A的坐标值；和分别为第次旋转时副天线B的坐标值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雷达测距误差修正方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：在风机机舱的顶部安装GNSS主天线A与GNSS副天线B，机舱旋转中心点、主天线A和副天线B之间形成三角结构；雷达安装在风机上；步骤S2：通过GNSS主天线A和GNSS副天线B的位置坐标获取机舱旋转中心的初始坐标；步骤S3：在风机运行过程中，通过GNSS主天线A和GNSS幅天线B的位置变化获取机舱中心的水平偏移量；步骤S4：通过雷达获取叶片的叶尖与风机塔筒之间的水平距离；步骤S5：利用步骤S4中的水平距离与步骤S3中的水平偏移量的差值来消除机舱偏移导致雷达产生的误差。2.根据权利要求1所述的雷达测距误差修正方法，其特征在于，所述步骤S1中，两组GNSS天线与地面的基准站配合实现测量数据的采集；雷达安装在风机的机舱上。3.根据权利要求1所述的雷达测距误差修正方法，其特征在于，所述步骤S2中，在风机停转状态下控制风机塔顶机舱偏航转动，使风机机舱沿塔筒周向以固定角度旋转次，机舱旋转中心的初始坐标通过式1）获取：
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1）；其中，，和分别为第次旋转时主天线A的坐标值和与其处于对称位置的第次旋转时主天线A的坐标值；和分别为第次旋转时副天线B的坐标值和与其处于对称位置的第次旋转时副天线B的坐标值。4.根据权利要求3所述的雷达测距误差修正方法，其特征在于，所述步骤S2中，。5.根据权利要求1
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4任意一项所述的雷达测距误差修正方法，其特征在于，所述步骤S3中，第次测量的通过主天线A和副天线B的位置变化获取的机舱旋转中心的水平偏移量，如式2）所示：
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2）；其中，为机舱旋转中心第次测量在XOY平面中的水平坐标，为机舱旋转中心的初始坐标在XOY平面中的水平坐标。6.根据权利要求5所述的雷达测距误差修正方法，其特征在于，机舱旋转中心第次测量的坐标量的坐标通过式2.a）和式2.b）获取：
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【专利技术属性】
技术研发人员：夏明福，梁晓东，谢鸿，李荣学，孙永旭，别克扎提，
申请(专利权)人：湖南联智监测科技有限公司，
类型：发明
国别省市：