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走航式激光雷达

描述:本次测试是国家自然科学基金共享航次观测,2014 年 5 月,中国海洋大学科学考察船“东方红 2 号"搭载三维扫描型脉冲相干多普勒测风激光雷达,在黄渤海进行海气边界层风场实验。

  • 产品厂地:北京市
  • 厂商性质:代理商
  • 更新时间:2021-11-24
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产品介绍/ PRODUCT PRESENTATION

一、试验背景

本次测试是国家自然科学基金共享航次观测,2014 5 月,中国海洋大学科学考察船“东方红 2 "搭载三维扫描型脉冲相干多普勒测风激光雷达,在黄渤海进行海气边界层风场实验。


船载相干多普勒测风激光雷达(加装高精度双天线GPS 惯导)

春季黄渤海航次历时 25 天,分为两个航次:**航次为 2014 年04 27 日到 05 06 日的南黄海航次,如图 1 点线所示;**航次2014 05 07 日到 05 21 日的北黄海-渤海航次,如图 2 点线所示。

相干激光雷达主要实验内容为海面风场观测和风廓线测量。另外, 激光雷达与探空气球在同一地点进行了为期17 36 个时间段的同步对比观测,并将两者获取的风速数据进行对比印证。


 1 **航次-“东 2 "考船春南黄航次


 2 航次位图-“东 2 "考船春北黄-渤航次


3  现场安装图

相干多普勒激光雷达能快速获取风速风向廓线,在观测时,为避免障碍物对观测的干扰,激光雷达安装在相对较高的二层甲板。由于船载平台是非稳定平台,导致激光雷达测量时激光光束的指向与设定方向出现偏差,引起测量风速、风向和大气边界层高度偏差,同时载船本身的运动速度也会叠加到测量的径向速度中,造成风速测量误差,垂直速度对分辨率要求较高,受到船体姿态的影响尤为明显,因此船体航行姿态和海洋涌浪等环境影响不能被忽略,需要对原始数据进行姿态校正。

船载测风激光雷达姿态校正流程

二、雷达走航探测结果及与探空气球对比分析

海上风场测量的常用手段之一是探空气球,是目前各项对比实验比较准确的参考依据。本实验探空气球可获得某时刻比较准确的风廓线信息,将激光雷达风速校正反演结果与探空气球风探测结果进行比对,验证激光雷达的准确性。

2014 年 05 月 09 日 15 时进行了系泊测量,2014 年 05 月 13 日

07 时进行了走航测量,将这两个时刻的激光雷达数据提取出来与探空气球观测的风速、风向进行对比。风速在系泊测量时变化较小,走航测量时修正效果很明显;风向在系泊和走航测量时都有较明显的变化。

45 为系泊测量的风廓线的结果比对,测量时间为 2014 年05  09  15  52 分,对应站点图位置37.00°N,122.86°E。与探空气球对比结果较好。


 4  船体系泊测量时2014  05  09  15  52 2.4km 以下相干激光雷达校正前蓝线与探空气球红线的风速、风向对比


 5  船体系泊测量时2014  05  09  15  52 2.4km 以下 相干激光雷达校正后蓝线与探空气球红线的风速、风向对比: (a)风速;(b)风向

67 所示的是走航测量的风廓线的结果比对,测量时间为 2014  05  13  07  44 分,对应站点图位置为38.93°N,119.75°E与探空气球对比结果比较好。


 6 船体走航测量时2014  05  13  07  44 1.8km 以下 相干激光雷达校正前蓝线与探空气球红线的风速、风向对比: (a)风速;(b)风向


 7 船体走航测量时2014  05  13  07  44 1.8km 以下相干激光雷达校正后蓝线与探空气球红线的风速风向对比


8 测量期间激光雷达与探空气球风速、风向数据的比对散点图


9 典型风廓线数据产品



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