【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光雷达测风领域，具体涉及一种激光雷达姿态补偿测风方法、设备以及存储介质。
技术介绍
1、激光雷达是一种利用激光测量空气中的运动物体速度的设备。它的工作原理是通过激光器产生信号光，并通过光学天线和扫描机构将激光信号发射到空气中。当信号光与气溶胶颗粒相遇时，会产生后向散射信号，其中包含了颗粒的速度信息。通过利用多普勒原理，即回波信号的多普勒频移与颗粒运动速度之间的关系，即可计算出径向风速。激光雷达具有高精度、高分辨率、易于安装和维护以及高度自动化等优点，已经广泛用于各种领域，如环境气象监测、航空气象和风场监测等。此外，它还可以用于气溶胶监测、大气气体检测等应用。
2、由于机舱测风雷达主要布置在风机机舱上，陆地风机测风雷达受风机振动会产生光束倾斜、翻转、平动，海上风机受风浪影响使得测风雷达的摆动更大，从而使得雷达光束摆动偏移更大。因此需要利用gnss（全球导航卫星系统）实时获取雷达姿态信息，利用姿态补偿算法对测风雷达的风速进行风速补偿消除风机振动带来的影响。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对风机机舱容易受到自身震动、外界外力的影响，导致雷达光束发生摆动偏移，从而影响测量精度，针对此不足，提出了一种激光雷达姿态补偿测风方法、设备以及存储介质。
2、为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：
3、一种激光雷达姿态补偿测风方法，包括以下步骤：
4、s1、测风雷达获取激光雷达光束的指向信息和径向风速；
5
6、s3、确认运动状态下的雷达存在的误差原因：
7、所述误差原因包括旋转坐标系下的误差、平动速度造成的误差以及距离层偏差造成的误差；
8、s4、当误差原因为旋转坐标系下的误差时，通过雷达的运动姿态解算将雷达状态进行旋转转化，形成旋转矩阵r，并通过旋转矩阵r修正旋转带来的误差；
9、s5、当误差原因为平动速度造成的误差时，通过测量雷达在不同轴上的运动速度的分量合成雷达整体的运动速度来消除平动速度造成的误差；
10、s6、当误差原因为距离层偏差造成的误差时，通过旋转矩阵计算雷达和初始状态的空间夹角，得到不同距离层的径向风速投影和不同距离层进行投影，从而对距离层偏差造成的误差进行修正补偿。
11、作为本专利技术的进一步优选，所述雷达的运动姿态信息包括雷达的俯仰角pitch、偏航角heading、翻滚角roll、平动速度、角速度。
12、作为本专利技术的进一步优选，所述步骤s4具体包括：
13、s41、利用三维坐标系n-e-d表征雷达的空间状态；包括雷达的翻滚角roll、俯仰角pitch和偏航角heading；
14、翻滚角roll为绕正北方向旋转角度；
15、俯仰角pitch为绕正东方向旋转角度；
16、偏航角heading为绕垂直地面方向旋转角度；
17、s42、根据俯仰角pitch、偏航角heading及翻滚角roll，整合形成旋转矩阵r；
18、s43、基于雷达的初始坐标，结合旋转矩阵r，得到运动状态下的雷达坐标，从而修正雷达旋转带来的误差。
19、作为本专利技术的进一步优选，所述步骤s5具体包括：
20、s51、通过全球导航卫星系统测得三维坐标系下的正北速度、正东速度、正下速度；
21、s52、经过旋转后的三维坐标系n-e-d单位向量分别为,，；
22、s53、通过n-e-d单位向量获得全球导航卫星系统与雷达中心的指向矢量；
23、s54、通过
24、，其中分布为雷达的正北、正东、正下的角速度；计算得到雷达的平动速度；
25、s55、通过，其中，表示不同的距离层，为雷达的实测速度，计算得到修正后的不同距离层的测风风速。
26、作为本专利技术的进一步优选，所述步骤s6具体包括：
27、s61、通过旋转矩阵r计算当前运动状态下的雷达和雷达初始状态的空间夹角；
28、s62、通过，计算得到不同距离层的风速投影；
29、s63、通过，其中，为实测风速的距离，计算得到不同距离层进行投影；
30、s64、通过，计算得到距离门的风速，根据距离门的风速对当前距离门的风速进行修成。
31、一种计算机设备，所述设备包括一个或多个处理器和存储器，所述存储器用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，使得所述处理器实现激光雷达姿态补偿测风方法。
32、一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有至少一条程序指令，至少一条程序指令用于被处理器加载并执行以实现激光雷达姿态补偿测风方法。
33、本专利技术提出的一种激光雷达姿态补偿测风方法、设备以及存储介质，与现有技术相比，具有如下有益效果：
34、1、本专利技术利用gnss（全球导航卫星系统）获取雷达自身的姿态信息，通过姿态补偿算法修正测风雷达的风速信息，校正由于姿态变化引起的雷达数据偏差。通过识别和修正姿态引起的误差，可以提高数据的准确性，进而增强雷达系统的性能；
35、2、本专利技术设计结构简单，算法冗余度小，姿态补偿算法可以在保持较高性能的同时降低测风雷达系统的硬件成本。
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1.一种激光雷达姿态补偿测风方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种激光雷达姿态补偿测风方法，其特征在于，所述雷达的运动姿态信息包括雷达的俯仰角Pitch、偏航角Heading、翻滚角Roll、平动速度、角速度。
3.根据权利要求2所述的一种激光雷达姿态补偿测风方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
4.根据权利要求3所述的一种激光雷达姿态补偿测风方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种激光雷达姿态补偿测风方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括：
6.一种计算机设备，其特征在于，所述设备包括一个或多个处理器和存储器，所述存储器用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，使得所述处理器实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。
7.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有至少一条程序指令，至少一条程序指令用于被处理器加载并执行以实现如权利要求1至5任一所述的方法。
【技术特征摘要】
1.一种激光雷达姿态补偿测风方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种激光雷达姿态补偿测风方法，其特征在于，所述雷达的运动姿态信息包括雷达的俯仰角pitch、偏航角heading、翻滚角roll、平动速度、角速度。
3.根据权利要求2所述的一种激光雷达姿态补偿测风方法，其特征在于，所述步骤s4具体包括：
4.根据权利要求3所述的一种激光雷达姿态补偿测风方法，其特征在于，所述步骤s5具体包括：
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【专利技术属性】
技术研发人员：王佐鹏，刘知新，肖增利，邵通达，蒋丹丹，都春晓，
申请(专利权)人：南京牧镭激光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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