【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光雷达标定领域，具体是一种基于ppi误差寻优的三维激光测风雷达标定算法。
技术介绍
1、三维激光测风雷达主要应用于民航、风电、气象领域，根据一定的要求放置雷达后，确定雷达相对测风塔方位角成为关键，本专利技术通过ppi误差寻优的方式确定雷达与测风塔的相对方位角。
2、激光测风雷达是一种利用激光束测量风速的技术。它通过发射激光束并接收反射回来的激光信号来测量风速。激光测风雷达的原理是利用多普勒效应，即当激光束与空气中的颗粒发生相互作用时，颗粒的运动会导致激光的频率发生变化。通过测量这种频率变化，可以计算出风速的大小。激光测风雷达具有非接触式测量、高精度、远距离测量等优点，适用于大范围的风速测量，主要应用于民航、风电、气象领域，确定雷达相对测风塔方位角成为关键，一般通过gps、gnss定位仪器进行定位，精度不高，定位精度一般在10m左右，本专利技术通过三维激光扫描式雷达中的ppi模式结合误差寻优算法去确定雷达与测风塔的相对位置。
3、现有技术针对雷达相对位置的标定，只能通过gps定位、指南针等传统手段来实现，而这些技术会存在精度不足、受地磁干扰的影响，造成雷达相对位置发生偏移的情况，本专利技术不完全依赖于gps、指南针等传统设备，通过ppi误差寻优的方式确定雷达与测风塔的相对方位角。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有技术的问题，提供了一种基于ppi误差寻优的三维激光测风雷达标定算法，不需要过多的定位信息，即可获得雷达相对测风塔的相对方位，精
2、本专利技术提供了一种基于ppi误差寻优的三维激光测风雷达标定算法，包括以下步骤：
3、1)通过指南正、罗盘仪大致确定测风塔与雷达的相对位置；
4、2)选择三维激光扫描式雷达中的ppi模式，即雷达俯仰角不变，方位角摆动式扫描，方位角步长为0.01-1°,步进次数为m；
5、3)根据扫描结果进行风速反演，三维激光扫描式雷达风速反演方程如下：
6、
7、其中rws为雷达径向风速-由三维激光扫描式雷达测得，vh为水平风速，vz为天顶方向分量，β为雷达方位角，为雷达俯仰角,β0为水平风向；
8、令水平风向β0等于测风塔水平风速，对上式进行转换即有：
9、
10、其中vref为计算出的测风塔参考风速，vh-tower为测风塔水平风速，β0-tower为测风塔水平风向；
11、由于方位角步进了m次，故会产生m组雷达径向风速,计算出m组测风塔参考风速，随着时间的积累，假设每个波束产生了n组雷达径向风速、以及n组测风塔参考风速；
12、4)计算每个波束，n组雷达径向风速与n组测风塔参考风速之差并求均值，作为此波束的误差点，共会生成m个误差点；
13、5)以方位角范围为横坐标，m个误差点为纵坐标作图，遂对误差点进行0.1°的拟合，形成10m个点方位角-误差的数据；
14、6)以误差最低点对应的方位角为实际雷达指向测风塔的方位角。
15、进一步改进，步骤1)中，假设测风塔大约在雷达的北偏东x°方向。
16、步骤2)所述ppi模式，设置俯仰角的高度低于测风塔的高度，方位角范围为覆盖测风塔±5°范围即[x-5,x+5],方位角步进为1°，即方位角从(x-5)°以1°步进10次，直至(x+5)°，期间俯仰角不变。
17、步骤3)中，由于方位角步进了10次，故会产生10组雷达径向风速,计算出10组测风塔参考风速。
18、步骤4)中，共会生成10个误差点。
19、步骤5)中，以方位角范围为横坐标，10个误差点为纵坐标作图，遂对误差点进行0.1°的拟合，形成100个点方位角-误差的数据。
20、本专利技术还提供了一种用于执行基于ppi误差寻优的三维激光测风雷达标定算法的设备，至少包括处理器和存储器，所述存储器存储计算机执行指令，所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，包括数据输入、数据处理、数据输出模块，执行权利要求1所述基于ppi误差寻优的三维激光测风雷达标定算法。
21、本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序或指令，当所述计算机程序或指令被运行时，实现权利要求1所述的基于ppi误差寻优的三维激光测风雷达标定算法。
22、本专利技术有益效果在于：不需要过多的定位信息，即可获得雷达相对测风塔的相对方位，精度可达0.1°甚至更低。
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1.一种基于PPI误差寻优的三维激光测风雷达标定算法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于PPI误差寻优的三维激光测风雷达标定算法，其特征在于：步骤1)中，假设测风塔大约在雷达的北偏东x°方向。
3.根据权利要求2所述的基于PPI误差寻优的三维激光测风雷达标定算法，其特征在于：步骤2)所述PPI模式，设置俯仰角的高度低于测风塔的高度，方位角范围为覆盖测风塔±5°范围即[x-5,x+5],方位角步进为1°，即方位角从(x-5)°以1°步进10次，直至(x+5)°，期间俯仰角不变。
4.根据权利要求3所述的基于PPI误差寻优的三维激光测风雷达标定算法，其特征在于：步骤3)中，由于方位角步进了10次，故会产生10组雷达径向风速,计算出10组测风塔参考风速。
5.根据权利要求4所述的基于PPI误差寻优的三维激光测风雷达标定算法，其特征在于：步骤4)中，共会生成10个误差点。
6.根据权利要求5所述的基于PPI误差寻优的三维激光测风雷达标定算法，其特征在于：步骤5)中，以方位角范围为横坐标，10个误差点为纵坐标作
7.一种用于执行基于PPI误差寻优的三维激光测风雷达标定算法的设备，其特征在于：至少包括处理器和存储器，所述存储器存储计算机执行指令，所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，包括数据输入、数据处理、数据输出模块，执行权利要求1所述基于PPI误差寻优的三维激光测风雷达标定算法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于：存储有计算机程序或指令，当所述计算机程序或指令被运行时，实现权利要求1所述的基于PPI误差寻优的三维激光测风雷达标定算法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于ppi误差寻优的三维激光测风雷达标定算法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于ppi误差寻优的三维激光测风雷达标定算法，其特征在于：步骤1)中，假设测风塔大约在雷达的北偏东x°方向。
3.根据权利要求2所述的基于ppi误差寻优的三维激光测风雷达标定算法，其特征在于：步骤2)所述ppi模式，设置俯仰角的高度低于测风塔的高度，方位角范围为覆盖测风塔±5°范围即[x-5,x+5],方位角步进为1°，即方位角从(x-5)°以1°步进10次，直至(x+5)°，期间俯仰角不变。
4.根据权利要求3所述的基于ppi误差寻优的三维激光测风雷达标定算法，其特征在于：步骤3)中，由于方位角步进了10次，故会产生10组雷达径向风速,计算出10组测风塔参考风速。
5.根据权利要求4所述的基于ppi误差寻优...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈醒，刘知新，范长慧，朱飞，
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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