CN116520312B - 基于毫米波雷达、激光雷达数据融合的测风方法 - Google Patents

基于毫米波雷达、激光雷达数据融合的测风方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于毫米波雷达、激光雷达数据融合的测风方法，包括以下步骤：S1、获取测风雷达参数；S2、基于测风雷达参数，获取测风雷达系统状态标志位，判断测风雷达是否工作正常，并执行对应行为；S3、获取测风雷达在不同高度的测量数据，并缓存相关参数；S4、通过判定径向风速有效位，选择对应的测风雷达，并反演风速；S5、将毫米波测风雷达、激光测风雷达反演出的风速进行融合，得到融合输出风速；S6、输出各高度层对应水平风速，和风向，相比现有技术，本发明融合同时获得的两种测风雷达测量数据，提高了测量风速风向的数据可靠性；充分利用不同测风雷达的优势，提高整体的测量精度。

Description

基于毫米波雷达、激光雷达数据融合的测风方法
技术领域
本发明涉及雷达测量领域，具体涉及基于毫米波雷达、激光雷达数据融合的测风方法。
背景技术
激光雷达以激光为媒介，其具体的工作原理为激光测风雷达的激光器产生信号光通过光学天线和扫描机构发射到待测空气中，与其中的气溶胶颗粒作用产生包含其速度信息的后向散射信号。通过多普勒原理，利用回波信号的多普勒频移与气溶胶颗粒运动速度（即风速）成正比，即可处理得到径向风速。对同一径向风速进行分解合成，即可测量得到对应高度层风速和风向。
由于其具有高时空分辨率、安装简单易维护、自动化程度高等优势。激光测风雷达已被广泛应用于各个领域，如环境气象监测、航空气象和风场监测等。
毫米波雷达和激光雷达一样，发射多个波束，利用风运动产生的多普勒效应，对同一高度的四个波束的径向风速风向进行分解和合成，最后形成不同高度层的风速和风向，用于风功率预测和风资源评估。毫米波测风雷达从功能上是和激光雷达和测风塔是一样的，但在测风原理上又有很大的不同。毫米波雷达在晴天和激光雷达有相似的瑞利散射和米氏散射，但在雨雾天还可以有布拉格效应，因此毫米波雷达在雨雾天能体现更好的测风性能。
地基式测风雷达常用于风场风资源评估、风功率预测系统、风电场运营管理等场景，激光雷达具备正常天气下数据有效率高、风速测量精度高、高时空分辨率、安装简单易维护等诸多优势，但是抗雨雪雾等恶劣天气的干扰能力相对较差。相较于激光雷达而言，毫米波测风雷达受雨雾恶劣天气干扰较小，但是风速测量精度较低。
发明内容
为解决现有技术单一制式雷达测风存在环境适应性差、测距精度低的缺陷，本发明的目的在于提供基于毫米波雷达、激光雷达数据融合的测风方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
基于毫米波雷达、激光雷达数据融合的测风方法，包括以下步骤：
S1、获取测风雷达测量数据；
所述测风雷达包括毫米波测风雷达、激光测风雷达；所述测风雷达测量数据包括毫米波测风雷达径向风速、激光测风雷达径向风速及其对应的径向风速标志位；
S2、基于测风雷达测量数据，获取测风雷达系统状态标志位，判断测风雷达是否工作正常，并执行对应行为；
S3、获取测风雷达在不同高度的测量数据，并缓存相关参数；
所述测风雷达在不同高度的测量数据包括激光测风雷达在不同高度的方位角、径向风速以及径向风速标志位，还包括毫米波测风雷达在不同高度的方位角、径向风速以及径向风速标志位；
S4、通过判定径向风速有效位，选择对应的测风雷达，并反演风速；
S5、将毫米波测风雷达、激光测风雷达反演出的风速进行融合，得到融合输出风速；
S6、输出各高度层对应水平风速WSpeed和风向WDir。
作为本发明的进一步优选，所述获取测风雷达测量数据包括：
S1.1、校准对齐毫米波测风雷达、激光测风雷达时间；
S1.2、获取同一时间相同高度层级的径向风速数据；
所述高度层级包括若干不同高度；
S1.3、获取测风雷达径向风速标志位，所述径向风速标志位包括有效标志位1和无效标志位0。
作为本发明的进一步优选，所述判断测风雷达是否工作正常，并执行对应行为包括以下步骤：
S2.1、获取测风雷达系统状态标志位，所述系统状态标志位包括有效标志位1和无效标志位0；
S2.2、当毫米波测风雷达的系统状态标志位为1，则毫米波测风雷达工作正常；
S2.3、当毫米波测风雷达的系统状态标志位为0，则毫米波测风雷达工作异常；
S2.4、当激光测风雷达的系统状态标志位为1，则激光测风雷达工作正常；
S2.5、当激光测风雷达的系统状态标志位为0，则激光测风雷达工作异常。
作为本发明的进一步优选，所述获取测风雷达在不同高度的测量数据包括：
S3.1、设置激光测风雷达扫描设备，并确认激光测风雷达方位角，方位角个数≥3；
S3.2、激光测风雷达缓存不同方位角、不同高度层对应的径向风速以及相对应的径向风速标志位；
S3.3、设置毫米波测风雷达扫描设备，并确认毫米波测风雷达方位角，方位角个数≥3；
S3.4、毫米波测风雷达缓存不同方位角、径向风速以及相对应的径向风速标志位。
作为本发明的进一步优选，所述判定径向风速有效位，选择对应的测风雷达包括：
S4.1、判断在同一高度层，激光测风雷达缓存的径向风速标志位是否存在三个及以上不同扫描方向的有效标志位；
S4.2、若存在三个及以上不同扫描方向的有效标志位，则选择激光测风雷达进行风速反演；否则，存在天气干扰，选择毫米波测风雷达进行风速反演。
作为本发明的进一步优选，当选择激光测风雷达进行风速反演时，
通过反演得到，其中，N为波束个数，/>分别为高度层Heightj南北方向风速分量、东西方向风速分量以及垂直风速；/>为激光测风雷达光束倾斜角度，1≤j≤M；
通过计算得到激光测风雷达水平风速/>。
作为本发明的进一步优选，当选择毫米波测风雷达进行风速反演时，
通过反演得到，其中，/>分别为高度层Heightj南北方向风速分量、东西方向风速分量以及垂直风速；/>为毫米波测风雷达波束倾斜角度，1≤j≤M；
通过计算得到毫米波测风雷达水平风速/>。
作为本发明的进一步优选，所述步骤S5中，通过以下公式融合得出输出风速；
，/>和/>，其中，/>分别为激光测风雷达、毫米波测风雷达对应的风速权重因子，/>分别为高度层Heightj南北方向风速分量、东西方向风速分量。
作为本发明的进一步优选，所述激光测风雷达、毫米波测风雷达对应的风速权重因子的确定包括以下步骤；
S1、判断当前激光测风雷达的径向风速标志位是否为1；
S2、若当前激光测风雷达的径向风速标志位为1，则判断当前毫米波测风雷达的径向风速标志位是否为1；
S3、若当前毫米波测风雷达的径向风速标志位为1，则则根据实际测风应用场景以及工程需求确定合适的风速权重因子，其中，α≥β，且1＞α≥β＞0，α+β=1；否则，则α=1，β=0；
S4、若当前激光测风雷达的径向风速标志位为0，则判断当前毫米波测风雷达的径向风速标志位是否为1；
S5、若当前毫米波测风雷达的径向风速标志位为1，则α=0，β=1；否则，则α=0，β=0。
作为本发明的进一步优选，所述各高度层对应水平风速WSpeed通过得到；
所述各高度层对应WDir通过得到对应高度层风向WDir。
本发明的有益之处在于：
1、本发明以同时获得的同一位置的激光测风雷达径向风速和毫米波测风雷达径向风速进行风速反演，对被测风场进行测量，融合激光测风雷达测量数据和毫米波测风雷达测量数据，提高了测量数据的可靠性；
2、本发明正常天气下基于激光测风雷达为主，测量被测风场风速风向，充分利用激光测风雷达在正常天气下具备的数据有效率高、风速测量精度高、高时空分辨率等优势，可以实现正常天气下风速风向的精准测量；
3、本发明恶劣雨雾天气下以毫米波测风雷达为主，极大限度地利用毫米波雷达在雨雪雾等干扰天气下的抗干扰能力，可以实现干扰天气下风速风向的准确测量，保证了数据有效率，解决了激光测风雷达干扰天气风速测量有效率低问题，增强了测风雷达的环境适应性；
4、基于基式激光测风雷达径向风速和毫米波测风雷达径向风速进行风速反演，并加权计算俩种制式雷达的风速测量值，基于融合后的风速计算风向以及其他相关风速数据（湍流等），实现了任何天气下风速风向值的稳定输出。
附图说明
图1是本发明的流程示意图；
图2是本发明的具体流程示意图；
图3是风速权重因子确定流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
结合图1和2，基于毫米波雷达、激光雷达数据融合的测风方法，包括以下步骤：
S1、获取测风雷达测量数据。
所述测风雷达包括毫米波测风雷达、激光测风雷达；所述测风雷达测量数据包括毫米波测风雷达径向风速、激光测风雷达径向风速及其对应的径向风速标志位。
所述获取测风雷达测量数据包括：
S1.1、校准对齐毫米波测风雷达、激光测风雷达时间。
S1.2、获取同一时间相同高度层级的径向风速数据；所述高度层级包括若干不同高度。
S1.3、获取测风雷达径向风速标志位，所述径向风速标志位包括有效标志位1和无效标志位0。
S2、基于测风雷达测量数据，获取测风雷达系统状态标志位，判断测风雷达是否工作正常，并执行对应行为。
所述判断测风雷达是否工作正常，并执行对应行为包括以下步骤：
S2.1、获取测风雷达系统状态标志位，所述系统状态标志位包括有效标志位1和无效标志位0。
S2.2、当毫米波测风雷达的系统状态标志位为1，则毫米波测风雷达工作正常。
S2.3、当毫米波测风雷达的系统状态标志位为0，则毫米波测风雷达工作异常。
S2.4、当激光测风雷达的系统状态标志位为1，则激光测风雷达工作正常。
S2.5、当激光测风雷达的系统状态标志位为0，则激光测风雷达工作异常。
S3、获取测风雷达在不同高度的测量数据，并缓存相关参数。
所述测风雷达在不同高度的测量数据包括激光测风雷达在不同高度的方位角、径向风速以及径向风速标志位，还包括毫米波测风雷达在不同高度的方位角、径向风速以及径向风速标志位。
测风雷达常用的扫描方式包括速度方位显示(Velocity-azimuth Display，VAD)和多普勒光束定向摆动扫描(Doppler Beam Swinging，DBS) 由于风速矢量是一个三维矢量，因此风场反演至少需要三个不同扫描方向上的径向风速，也就是说一个周期内至少包括三个扫描时刻。要实现风速反演，一个周期内扫描时刻/扫描方向的数量至少大于等于三。
所述获取测风雷达在不同高度的测量数据包括：
S3.1、设置激光测风雷达扫描设备，并确认激光测风雷达方位角，方位角个数N≥3。
S3.2、激光测风雷达缓存不同方位角Azi1,Azi2,...AziN、不同高度层对应的径向风速Vlos1_Azii, Vlos2_Azii,... VlosM_Azii, (1≤i≤N)以及相对应的径向风速标志位Flag1_Azii,Flag2_Azii,...FlagM_Azii；Vlosj_Azii是方位角Azii第j(1≤j≤M)个高度层的径向风速，Flagj_Azii是方位角Azii第j(1≤j≤M)个高度层的风速标志位。
S3.3、设置毫米波测风雷达扫描设备，并确认毫米波测风雷达方位角，方位角个数Nm≥3。
S3.4、毫米波测风雷达缓存不同方位角Azi1m,Azi2m,...AziNm、径向风速Vlos1_Aziim, Vlos2_Aziim,... VlosM_Aziim(1≤im≤Nm)以及相对应的径向风速标志位Flag1_Aziim,Flag2_Aziim,...FlagM_Aziim。
S4、通过判定径向风速有效位，选择对应的测风雷达，并反演风速。
S4.1、判断在同一高度层，激光测风雷达缓存的径向风速标志位是否存在三个及以上不同扫描方向的有效标志位。
S4.2、若存在三个及以上不同扫描方向的有效标志位，则选择激光测风雷达进行风速反演；否则，存在天气干扰，选择毫米波测风雷达进行风速反演。
对于每一高度层Heightj(1≤j≤M)，通过判定一个周期内径向风速有效标志位有效位数是否≥3（基于单周期径向风速反演），即标志位(Flagj_Azi1,Flagj_Azi2,,...Flagj_AziN)是否存在超过3个1,判定的准则可归纳为：即将进行反演的径向风速中是否存在三个不同扫描方向的有效径向风速，以此类推。
例如，对于四波束激光测风雷达，假定基于num个周期径向风速反演，通过判定Flagj_Azii风速有效位是否≥2xnum+1,如果满足即进行风速反演。
当选择激光测风雷达进行风速反演时，
通过反演得到，其中，N为波束个数，/>分别为高度层Heightj南北方向风速分量、东西方向风速分量以及垂直风速；/>为激光测风雷达光束倾斜角度，1≤j≤M。
通过计算得到激光测风雷达水平风速/>。
当选择毫米波测风雷达进行风速反演时，
通过反演得到，其中，/>分别为高度层Heightj南北方向风速分量、东西方向风速分量以及垂直风速；/>为毫米波测风雷达波束倾斜角度，1≤j≤M；
通过计算得到毫米波测风雷达水平风速/>。
S5、将毫米波测风雷达、激光测风雷达反演出的风速进行融合，得到融合输出风速；
通过以下公式融合得出输出风速；
，/>和/>，其中，/>分别为激光测风雷达、毫米波测风雷达对应的风速权重因子，/>分别为高度层Heightj南北方向风速分量、东西方向风速分量。
结合图3，风速权重因子的确定包括以下步骤；
S1、判断当前激光测风雷达的径向风速标志位是否为1。
S2、若当前激光测风雷达的径向风速标志位为1，则判断当前毫米波测风雷达的径向风速标志位是否为1。
S3、若当前毫米波测风雷达的径向风速标志位为1，则α≥β，且1＞α≥β＞0，α+β=1；可根据实际测风应用场景以及工程需求确定合适的风速权重因子，例如：当晴朗天气或空气气溶胶密度较大时，α可选择0.8，β可选择0.2；或α选择0.9，β选择0.1；当雨雾天气或者恶劣天气对激光测风雷达测量精度影响较大时，α选择0.5，β选择0.5。
否则，则α=1，β=0。
S4、若当前激光测风雷达的径向风速标志位为0，则判断当前毫米波测风雷达的径向风速标志位是否为1。
S5、若当前毫米波测风雷达的径向风速标志位为1，则α=0，β=1；否则，则α=0，β=0。
S6、输出各高度层对应水平风速WSpeed和风向WDir。
所述各高度层对应水平风速WSpeed通过得到；
所述各高度层对应WDir通过得到对应高度层风向WDir。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.基于毫米波雷达、激光雷达数据融合的测风方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取测风雷达测量数据；
所述测风雷达包括毫米波测风雷达、激光测风雷达；所述测风雷达测量数据包括毫米波测风雷达径向风速、激光测风雷达径向风速及其对应的径向风速标志位；所述径向风速标志位包括有效标志位1和无效标志位0；
S2、基于测风雷达测量数据，获取测风雷达系统状态标志位，判断测风雷达是否工作正常，并执行对应行为；
所述判断测风雷达是否工作正常，并执行对应行为，包括以下步骤：
S2.1、获取测风雷达系统状态标志位，所述系统状态标志位包括有效标志位1和无效标志位0；
S2.2、当毫米波测风雷达的系统状态标志位为1，则毫米波测风雷达工作正常；
S2.3、当毫米波测风雷达的系统状态标志位为0，则毫米波测风雷达工作异常；
S2.4、当激光测风雷达的系统状态标志位为1，则激光测风雷达工作正常；
S2.5、当激光测风雷达的系统状态标志位为0，则激光测风雷达工作异常；
S3、获取测风雷达在不同高度的测量数据，并缓存相关参数；
所述测风雷达在不同高度的测量数据包括激光测风雷达在不同高度的方位角、径向风速以及径向风速标志位，还包括毫米波测风雷达在不同高度的方位角、径向风速以及径向风速标志位；
S4、通过判定径向风速有效位，选择对应的测风雷达，并反演风速；
所述判定径向风速有效位，选择对应的测风雷达，包括：
S4.1、判断在同一高度层，激光测风雷达缓存的径向风速标志位是否存在三个及以上不同扫描方向的有效标志位；
S4.2、若存在三个及以上不同扫描方向的有效标志位，则选择激光测风雷达进行风速反演；否则，存在天气干扰，选择毫米波测风雷达进行风速反演；
S5、将毫米波测风雷达、激光测风雷达反演出的风速进行融合，得到融合输出风速；
S6、输出各高度层对应水平风速WSpeed和风向WDir。
2.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达、激光雷达数据融合的测风方法，其特征在于，所述获取测风雷达测量数据，包括：
S1.1、校准对齐毫米波测风雷达、激光测风雷达时间；
S1.2、获取同一时间相同高度层级的径向风速数据；
所述高度层级包括若干不同高度；
S1.3、获取测风雷达径向风速标志位。
3.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达、激光雷达数据融合的测风方法，其特征在于，所述获取测风雷达在不同高度的测量数据，包括：
S3.1、设置激光测风雷达扫描设备，并确认激光测风雷达方位角，方位角个数≥3；
S3.2、激光测风雷达缓存不同方位角Azi1,Azi2,...AziN、不同高度层对应的径向风速Vlos1_Azii, Vlos2_Azii,... VlosM_Azii以及相对应的径向风速标志位Flag1_Azii,Flag2_Azii,...FlagM_Azii, 1≤i≤N；
S3.3、设置毫米波测风雷达扫描设备，并确认毫米波测风雷达方位角，方位角个数≥3；
S3.4、毫米波测风雷达缓存不同方位角Azi1m,Azi2m,...AziNm、径向风速Vlos1_Aziim,Vlos2_Aziim,... VlosM_Aziim以及相对应的径向风速标志位Flag1_Aziim,Flag2_Aziim,...FlagM_Aziim，1≤im≤Nm。
4.根据权利要求3所述的基于毫米波雷达、激光雷达数据融合的测风方法，其特征在于，当选择激光测风雷达进行风速反演时，
通过反演得到/>，
其中，N为波束个数，分别为高度层Heightj南北方向风速分量、东西方向风速分量以及垂直风速；/>为激光测风雷达光束倾斜角度；
通过计算得到激光测风雷达水平风速/>，1≤j≤M。
5.根据权利要求4所述的基于毫米波雷达、激光雷达数据融合的测风方法，其特征在于，当选择毫米波测风雷达进行风速反演时，
通过反演得到，其中，/>分别为高度层Heightj南北方向风速分量、东西方向风速分量以及垂直风速；/>为毫米波测风雷达波束倾斜角度，1≤j≤M；
通过计算得到毫米波测风雷达水平风速/>。
6.根据权利要求5所述的基于毫米波雷达、激光雷达数据融合的测风方法，其特征在于，所述步骤S5中，通过以下公式融合得出输出风速；
，/>和/>，其中，/>分别为激光测风雷达、毫米波测风雷达对应的风速权重因子，/>分别为高度层Heightj南北方向风速分量、东西方向风速分量。
7.根据权利要求6所述的基于毫米波雷达、激光雷达数据融合的测风方法，其特征在于，所述激光测风雷达、毫米波测风雷达对应的风速权重因子的确定，包括以下步骤；
S1、判断当前激光测风雷达的径向风速标志位是否为1；
S2、若当前激光测风雷达的径向风速标志位为1，则判断当前毫米波测风雷达的径向风速标志位是否为1；
S3、若当前毫米波测风雷达的径向风速标志位为1，则根据实际测风应用场景以及工程需求确定合适的风速权重因子，其中，α≥β，且1＞α≥β＞0，α+β=1；否则，则α=1，β=0；
S4、若当前激光测风雷达的径向风速标志位为0，则判断当前毫米波测风雷达的径向风速标志位是否为1；
S5、若当前毫米波测风雷达的径向风速标志位为1，则α=0，β=1；否则，则α=0，β=0。
8.根据权利要求7所述的基于毫米波雷达、激光雷达数据融合的测风方法，其特征在于，所述各高度层对应水平风速WSpeed通过得到；
所述各高度层对应WDir通过得到对应高度层风向WDir。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117420569B (zh) * 2023-12-19 2024-03-12 南京牧镭激光科技股份有限公司 一种基于多普勒激光测风雷达的非均匀风场的反演方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006177853A (ja) * 2004-12-24 2006-07-06 Mitsubishi Electric Corp 風計測方法及びその装置
CN1932553A (zh) * 2006-09-30 2007-03-21 中国海洋大学 微波测风激光雷达装置
CN108614309A (zh) * 2018-05-11 2018-10-02 西安理工大学 云水资源探测系统及方法
CN108663537A (zh) * 2018-04-02 2018-10-16 福建省新能海上风电研发中心有限公司 一种海上测风方法及其系统
CN114720986A (zh) * 2022-01-25 2022-07-08 河源广工大协同创新研究院 一种测风速风向的毫米波多普勒雷达阵列

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006177853A (ja) * 2004-12-24 2006-07-06 Mitsubishi Electric Corp 風計測方法及びその装置
CN1932553A (zh) * 2006-09-30 2007-03-21 中国海洋大学 微波测风激光雷达装置
CN108663537A (zh) * 2018-04-02 2018-10-16 福建省新能海上风电研发中心有限公司 一种海上测风方法及其系统
CN108614309A (zh) * 2018-05-11 2018-10-02 西安理工大学 云水资源探测系统及方法
CN114720986A (zh) * 2022-01-25 2022-07-08 河源广工大协同创新研究院 一种测风速风向的毫米波多普勒雷达阵列

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SYNERGISTIC MIXED-LAYER HEIGHT RETRIEVAL METHOD USING MICROWAVE RADIOMETER AND LIDAR CEILOMETER OBSERVATIONS;Ara´ujo da Silva, M. P.等;《 IGARSS 2022 - 2022 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium》;第1-10页 *
气溶胶和水云宏微观参数的激光与微波联合遥感反演;徐继伟;《中国博士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》(第1期);正文第17-79页 *
激光云高仪和毫米波云雷达协同测量云底高技术的融合算法研究;张墅;《高技术通讯》;第31卷(第2期);第163-169页 *

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