[发明专利]漂浮式海上激光雷达动态测风试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种漂浮式海上激光雷达动态测风试验装置及试验方法。试验装置包括水箱、模型浮标和浮标自动运动控制装置；浮标自动运动控制装置包括滑台、滑轨、滑块、闭环步进电机；滑块通过传动皮带与步进电机连接；通过PLC控制器能控制闭环步进电机带动滑块在滑轨上滑动。试验方法包括1)在水箱内装过半的水；将模型浮标放入水箱中；2)试验浮体的稳性；3)试验激光雷达动体测风性能；4)进行动态雷达测风。本发明提供了一种模拟真实海况的水上浮体动态测风试验装置及动态测风试验方法，反演激光雷达海上漂浮式测风的雷达测风边界及对配套浮体稳性要求的技术参数，能确保漂浮式海上激光雷达测风数据的可靠度和精确度，满足海上测风规范。

技术领域

本发明属于海上测风技术领域，涉及一种漂浮式海上激光雷达动态测风试验装置及试验方法。

背景技术

激光雷达在静止平台上的测风，目前已在工程实践中广泛应用，并可通过第三方检测单位，应用固定测风塔对其进行标定。但在海上浮动平台上应用激光雷达测风，国内外尚无任何检测单位可以对其进行标定。目前国内研究的焦点是：雷达在动体平台上测风与静止平台上测风的相关性是否能达到95％甚至98％以内。国内厂家通常的做法是采用机械弹簧震动平台模拟海况，雷达仅能在二个或三个方向位移，而真实海况雷达及其浮体有6个方向自由度。目前还没有一种能模拟真实海况的漂浮式海上激光雷达动态测风试验装置。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种能模拟真实海况的漂浮式海上激光雷达动态测风试验装置及试验方法。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

本发明提供的一种漂浮式海上激光雷达动态测风试验装置，它包括水箱、模型浮标和浮标自动运动控制装置；水箱内装有过半的水，模型浮标漂浮在水箱内的水面上；模型浮标的顶面上固定安装有承载台；承载台上设置有浮标自动运动控制装置和测风激光雷达；测风激光雷达通过安装支架固定安装在承载台上；所述浮标自动运动控制装置包括滑台、滑台头、滑台尾、滑轨、滑块、闭环步进电机、电机轴、传动轴和传动皮带；滑台固定安装在模型浮标顶面的承载台上；滑台上面两端设有滑台头与滑台尾；滑台头内部中心横向安装电机轴，电机轴外端安装闭环步进电机；滑台尾内部中心横向安装有传动轴；传动皮带两端分别套装在滑台头的电机轴和滑台尾的传动轴上；滑台上面的滑台头与滑台尾之间固定安装有滑轨；滑轨上设有滑块槽，滑块底部设在滑轨上的滑块槽中，滑块可在滑轨上的滑块槽中滑动；传动皮带穿过滑块内部并通过卡子卡住固定；滑块与闭环步进电机之间通过皮带连接传动；闭环步进电机与PLC控制器的输出端连接，通过PLC控制器能控制闭环步进电机带动滑块在滑轨上滑动。

进一步地，本发明提供的一种漂浮式海上激光雷达动态测风试验装置，还具有这样的技术特征：所述浮标自动运动控制装置，使用自动控制分级滑动模块依程序设置控制模型浮标摆动角度，模拟浮标海上主要运动方式：横摇、纵摇，再辅以自然风力提供位移、人工干预提供旋转，综合模拟真实海况6个方向的自由度。滑块滑动的长度可以在PLC控制器的控制面板上按试验要求分级设定，滑块滑动的长度与浮体摆动角度呈线性关系。按试验要求，滑台上的滑块可以布置在浮体(模型浮标)中轴线上或偏离中轴线的位置，根据滑台上的滑块偏离浮体中轴线的偏心的大小和自然风力的推动，浮体在水中产生6个方向自由度的运动，以此模拟真实海况的常态。浮体(模型浮标)上设有牵拉绳索，需要极端海况的数据可以用浮体上的牵拉绳索辅以人工干预。

进一步地，本发明提供的一种漂浮式海上激光雷达动态测风试验装置，还具有这样的技术特征：模型浮标(即浮体)包括一壳体，壳体内底部放有配重物，以调整吃水线的高度；模型浮标下端设有法兰，可装配不同长度、重量(视试验需要，分级调整)的平衡杆，用于确定浮体在水中的姿态边界。