[发明专利]一种3D测风激光雷达尾流优化系统

权利要求书

1.一种3D测风激光雷达尾流优化系统，其特征在于，包括风场风机系统、激光雷达系统、数据转换系统以及数据显示系统：

风场风机系统包括位于风场中的多台风机，每台风机均可独立工作；

激光雷达系统包括位于风场中的多个激光雷达，激光雷达的数量与风机的数量相对应，其利用多普勒效应实现对大气中风场的探测，多普勒效应是波的频率和观察者的波源相对运动之间的关系，设多普勒频移为Δf，其和激光雷达探测的速度v之间的关系为其中，λ为激光的波长，v为径向速度；

数据转换系统包括多个位置传感器，其数量与风机相对应，每个位置传感器均安装在对应的风机上，其用于将风机位置信息传输到显示系统；

显示系统包括安装在观察室中的显示屏，其用于显示位置传感器传来的风机位置信息。

2.根据权利要求1所述的3D测风激光雷达尾流优化系统，其特征在于：每个激光雷达的扫描速率均为1°/s，探测周期为30s。

3.根据权利要求1所述的3D测风激光雷达尾流优化系统，其特征在于：每个激光雷达均包括发射单元、接收单元、控制单元和信号处理单元，其中，发射单元包括种子激光器，其用于发射脉冲激光束；接收单元包括环形器和EDFA放大器，其用于接收大气中气溶胶的回波信号；控制单元包括起供电作用的供电系统、起中枢控制作用的中央控制及处理系统和用于放大大气中气溶胶回波信号的放大器；信号处理单元包括信息采集及处理系统，其用于处理气溶胶回波信号。

4.根据权利要求1所述的3D测风激光雷达尾流优化系统，其特征在于：位置传感器用于检测并输出位置信号，所述位置传感器的输出端电性连接有用于将所述位置信号转化为位置值的PLC控制器，所述显示屏与所述PLC控制器电性连接用于显示所述位置值。

5.根据权利要求1所述的3D测风激光雷达尾流优化系统，其特征在于：激光雷达测得的风场数据需经过数据处理，数据处理包括数据清洗和数据融合。

6.根据权利要求5所述的3D测风激光雷达尾流优化系统，其特征在于：数据清洗包括重复数据的筛选，其是对两条或多条相同的数据进行筛选，重复的风场探测数据虽然时间和俯仰角不同，但其风场数据值都相同，因此采用多趟领近算法对重复数据筛选并进行合并；还包括噪音数据的删除，其采用阈值筛选方法将不在探测范围内的数据进行筛选并删除；还包括空值数据的删除，其是由于雷达探测受到障碍物等原因产生的空值数据，无法通过数据补全等放大对数据处理处理，所以采用删除整个探测周期的数据，其方法主要采用定位空值数据所在的行，根据其所在行数据的俯仰角，对数据进行删除，最终得到清洗完的数据。

7.根据权利要求5所述的3D测风激光雷达尾流优化系统，其特征在于：数据融合是对数据清洗后的数据进行雷达数据的融合，其方法如下，每部雷达探测的范围为30°，总的探测范围为雷达数量n乘以30°，雷达1的俯仰角探测范围从0°到30°，雷达2的俯仰角探测范围从30°到60°，雷达n的俯仰角探测范围为n30°到n60°，每360°为一个循环，首先匹配各雷达的探测时间，根据探测时间匹配雷达探测的俯仰角，选取相同时间内的各雷达探测周期值进行数据的融合，得到同一时间探测范围内的所有数据值。