CN109358343A - 一种激光浮标雷达测风数据的校正方法 - Google Patents

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冯伟光
何杰
徐周科
江魁
宋励奋
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    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Abstract

本发明公开了一种激光浮标雷达测风数据的校正方法，其包括以下步骤：(S1)检测获取浮标在指定海域位置的运动量，所述运动量包括水平速度变化矢量垂直变化矢量以及扭转变化矢量(S2)将所述运动量中的各变化矢量转化为校正系数；(S3)通过激光雷达测得测风数据，将所述测风数据与所述校正系数相加进行校正，从而获得所述测风数据的校正结果，所述测风数据包括风速WS0、风向WD0、以及测风高度H0。本发明提高了激光浮标雷达所测得的测风数据的准确性，避免了海上浮标的运动对激光雷达的测风数据造成干扰和偏差。

Description

一种激光浮标雷达测风数据的校正方法
技术领域
本发明涉及风力发电设备领域，更详而言之涉及一种激光浮标雷达测风数据的校正方法。
背景技术
目前，在传统的海上测风方法中，一般采取在指定的海域设立一座海上测风塔，并在测风塔的不同高度处设置风速风向传感器进行测试。但是，设立这种传统的海上测风塔需要在海上进行桩基础的施工，然后以在桩基础上安装测风塔架的形式来完成海上测风塔的设立。此种方法涉及海上桩基础的设计和施工，建设成本较高、周期较长，对正常开展海上试验带来了较多不便，而且海上测风塔在测试结束被拆除后无法重复使用，经济性较差。
针对上述问题，现有技术中提出了用于海上测风的激光浮标雷达，能够通过空气变化测得不同高度的风速和风向数据，其在海上的投放安装较为方便，而且能够在测试结束后进行回收再利用。激光浮标雷达的建设成本和施工难度都较低，正在受到广泛应用。
激光浮标雷达是一种结合了海上浮标和激光雷达及定位系统的新型测风系统，通过将激光雷达设置在海上浮标上，可以实现远海的风力测量。但是海上浮标会随着波浪进行起伏，从而造成激光雷达的测量误差。为了保证激光雷达的测风数据的准确性，需要对其所测得的测风数据进行一系列的校正，然后与同一海域的海上测风塔进行验证比对。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光浮标雷达测风数据的校正方法，提高了激光浮标雷达所测得的测风数据的准确性，减小了激光浮标雷达的测风误差。
为了实现上述目的，本发明提供一种激光浮标雷达测风数据的校正方法，其包括以下步骤：
(S1)检测获取浮标在指定海域位置的运动量，所述运动量包括水平速度变化矢量垂直变化矢量以及扭转变化矢量
(S2)将所述运动量中的各变化矢量转化为校正系数；
(S3)通过激光雷达测得测风数据，将所述测风数据与所述校正系数相加进行校正，从而获得所述测风数据的校正结果，所述测风数据包括风速WS0、风向WD0、以及测风高度H0。
优选地，所述浮标的运动量由设置在所述浮标上的运动传感器检测获取。
根据本发明的优选实施例，当需要对测得的风速WS0进行校正时，具体为：
以所述水平速度变化矢量作为校正系数，校准后的风速为
根据本发明的优选实施例，当需要对测得的风向WD0进行校正时，具体为：
检测获取浮标所在海域的当地磁偏角T0；
以浮标所在海域的当地磁偏角T0为基准对所述扭转变化矢量进行转化，转化为校正系数
以校正系数为基准对风向WD0进行校正，校正后的风向为
根据本发明的优选实施例，当需要对测得的测风高度H0进行校正时，具体为：
检测获取浮标所在海域的海拔高度h0；
以浮标所在海域的海拔高度h0为基准对所述垂直变化矢量进行转化，转化为校正系数
以校正系数为基准对测风高度H0进行校正，校正后的测风高度为
本发明的上述以及其它目的、特征、优点将通过下面的详细说明、附图、以及所附的权利要求进一步明确。
附图说明
图1是根据本发明的优选实施例的方法流程示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
参看附图之图1，根据本发明的优选实施例的激光浮标雷达测风数据的校正方法将在接下来的描述中被阐明，其提高了激光浮标雷达所测得的测风数据的准确性，减小了激光浮标雷达的测风误差。
沿海和海岛观测站检测到的数据只能反映近海和临岛海域的测风情况，对远洋航行的测风需求起不了帮助作用。建立海上浮标则可以解决远洋航行的测风需求，海上浮标是一种无人的海洋观测站，适于被投放在指定的海域进行测量监测工作。海上浮标能在恶劣的海洋环境下进行长期、连续、全天候的工作，具有较强的工作稳定性。
激光雷达则是一种新型的精密的测风仪器，能够通过空气的变化测得不同高度的测风数据，每组测风数据包括风速WS0、风向WD0、以及测风高度H0。激光浮标雷达则是结合了海上浮标和激光雷达，但是海上浮标在海上会产生三个维度的运动，分别是水平方向、垂直方向及浮标自身扭转方向。为了避免海上浮标的运动对激光雷达的测风数据造成干扰和偏差，本发明提供了所述激光浮标雷达测风数据的校正方法。
如附图1所示，所述激光浮标雷达测风数据的校正方法包括以下步骤：
(S1)检测获取浮标在指定海域位置的运动量，所述运动量包括水平速度变化矢量垂直变化矢量以及扭转变化矢量
(S2)将所述运动量中的各变化矢量转化为校正系数；
(S3)通过激光雷达测得测风数据，将所述测风数据与所述校正系数相加进行校正，从而获得所述测风数据的校正结果，所述测风数据包括风速WS0、风向WD0、以及测风高度H0。
优选地，所述浮标的运动量由设置在所述浮标上的运动传感器检测获取。
具体地来说，当需要对测得的风速WS0进行校正时，具体为：
以所述水平速度变化矢量作为校正系数，校准后的风速为
进一步地，当需要对测得的风向WD0进行校正时，具体为：
检测获取浮标所在海域的当地磁偏角T0；
以浮标所在海域的当地磁偏角T0为基准对所述扭转变化矢量进行转化，转化为校正系数
以校正系数为基准对风向WD0进行校正，校正后的风向为
进一步地，当需要对测得的测风高度H0进行校正时，具体为：
检测获取浮标所在海域的海拔高度h0；
以浮标所在海域的海拔高度h0为基准对所述垂直变化矢量进行转化，转化为校正系数
以校正系数为基准对测风高度H0进行校正，校正后的测风高度为
为了验证校正的效果，可以通过与同一海域的海上测风塔测得的的测风数据进行比对验证。通过将校正后的激光浮标雷达测得的测风数据和同一海域的海上测风塔测得的测风数据带入皮尔逊相关系数公式，来验证两组测风数据的相关性。
所述皮尔逊相关系数公式为：
具体地，在验证激光浮标雷达校正后的风速时，可以对激光浮标雷达一个月的风速校正数据和海上测风塔在同一个月内所测得的风速进行比较。将两组数据带入所述皮尔逊相关系数公式，计算两组数据的相关性，当r大于或等于0.99时，则说明校正后的激光浮标雷达所测得的风速和海上测风塔测得的风速一致。
进一步地，在验证风速的校正效果时，在所述皮尔逊相关系数公式中：
Xi为激光浮标雷达在一个月内每隔10分钟所测得的风速数据的校正结果；
为激光浮标雷达在一个月内所测得的每10分钟的平均风速数据的校正结果；
Yi为同一海域同一测风高度的海上测风塔在一个月内每隔10分钟所测得的风速数据；
为同一海域同一测风高度的海上测风塔在一个月内所测得的每10分钟的平均风速数据。
同理，在验证风向的校正结果时，可以将激光浮标雷达一个月的风向校正数据和海上测风塔在同一个月内所测得的风向数据带入所述皮尔逊相关系数公式，计算两组数据的相关性，当r大于或等于0.99时，则说明校正后的激光浮标雷达所测得的风向和海上测风塔测得的风向一致。
具体地，Xi为激光浮标雷达在一个月内每隔10分钟所测得的风向数据的校正结果；
为激光浮标雷达在一个月内所测得的每10分钟的平均风向数据的校正结果；
Yi为同一海域同一测风高度的海上测风塔在一个月内每隔10分钟所测得的风向数据；
为同一海域同一测风高度的海上测风塔在一个月内所测得的每10分钟的平均风向数据。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (5)

1.一种激光浮标雷达测风数据的校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
(S1)检测获取浮标在指定海域位置的运动量，所述运动量包括水平速度变化矢量垂直变化矢量以及扭转变化矢量
(S2)将所述运动量中的各变化矢量转化为校正系数；
(S3)通过激光雷达测得测风数据，将所述测风数据与所述校正系数相加进行校正，从而获得所述测风数据的校正结果，所述测风数据包括风速WS0、风向WD0、以及测风高度H0。
2.如权利要求1所述之激光浮标雷达测风数据的校正方法，其特征在于，所述浮标的运动量由设置在所述浮标上的运动传感器检测获取。
3.如权利要求1所述之激光浮标雷达测风数据的校正方法，其特征在于，当需要对测得的风速WS0进行校正时，具体为：
以所述水平速度变化矢量作为校正系数，校准后的风速为
4.如权利要求1所述之激光浮标雷达测风数据的校正方法，其特征在于，当需要对测得的风向WD0进行校正时，具体为：
检测获取浮标所在海域的当地磁偏角T0；
以浮标所在海域的当地磁偏角T0为基准对所述扭转变化矢量进行转化，转化为校正系数
以校正系数为基准对风向WD0进行校正，校正后的风向为
5.如权利要求1所述之激光浮标雷达测风数据的校正方法，其特征在于，当需要对测得的测风高度H0进行校正时，具体为：
检测获取浮标所在海域的海拔高度h0；
以浮标所在海域的海拔高度h0为基准对所述垂直变化矢量进行转化，转化为校正系数
以校正系数为基准对测风高度H0进行校正，校正后的测风高度为
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109946765A (zh) * 2019-04-02 2019-06-28 上海电气风电集团有限公司 风电场的流场的预测方法和系统
CN110187363A (zh) * 2019-06-13 2019-08-30 上海电气风电集团有限公司 适用于大型风电基地的测风方法、系统、设备和存储介质
CN113311436A (zh) * 2021-04-30 2021-08-27 中国人民解放军国防科技大学 一种移动平台上激光测风雷达运动姿态测风订正方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103605136A (zh) * 2013-12-09 2014-02-26 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 海洋浮标平台激光雷达三维风场剖面探测系统及探测方法
CN105785396A (zh) * 2016-04-29 2016-07-20 江苏科技大学 基于移动船舶平台的激光雷达测风系统
CN105857527A (zh) * 2016-04-29 2016-08-17 江苏科技大学 三体组合式海上激光雷达测风浮标装置
US20170225750A1 (en) * 2014-08-12 2017-08-10 University Of Maine System Board Of Trustees Buoy With Integrated Motion Compensation
CN107856814A (zh) * 2017-10-31 2018-03-30 浙江海洋大学 一种利用潮流能发电的海上探测浮标

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103605136A (zh) * 2013-12-09 2014-02-26 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 海洋浮标平台激光雷达三维风场剖面探测系统及探测方法
US20170225750A1 (en) * 2014-08-12 2017-08-10 University Of Maine System Board Of Trustees Buoy With Integrated Motion Compensation
CN105785396A (zh) * 2016-04-29 2016-07-20 江苏科技大学 基于移动船舶平台的激光雷达测风系统
CN105857527A (zh) * 2016-04-29 2016-08-17 江苏科技大学 三体组合式海上激光雷达测风浮标装置
CN107856814A (zh) * 2017-10-31 2018-03-30 浙江海洋大学 一种利用潮流能发电的海上探测浮标

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
薛洋洋 等: "海上激光雷达测风浮标系统开发及关键技术分析", 《中外船舶科技》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109946765A (zh) * 2019-04-02 2019-06-28 上海电气风电集团有限公司 风电场的流场的预测方法和系统
CN109946765B (zh) * 2019-04-02 2021-05-07 上海电气风电集团股份有限公司 风电场的流场的预测方法和系统
CN110187363A (zh) * 2019-06-13 2019-08-30 上海电气风电集团有限公司 适用于大型风电基地的测风方法、系统、设备和存储介质
CN113311436A (zh) * 2021-04-30 2021-08-27 中国人民解放军国防科技大学 一种移动平台上激光测风雷达运动姿态测风订正方法
CN113311436B (zh) * 2021-04-30 2022-07-12 中国人民解放军国防科技大学 一种移动平台上激光测风雷达运动姿态测风订正方法

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