[发明专利]一种激光雷达风场数据重建方法、系统及设备

权利要求书

1.一种激光雷达风场数据重建方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取风速数据Vr1、Vr2、Vr3、Vr4中的多个，所述Vr1、Vr2、Vr3、Vr4分别为激光雷达测量得到的在待测位置、待测水平高度上四个方向的径向风速数据，其中，Vr1的方向和Vr3的方向相互对应，Vr2的方向和Vr4的方向相互对应，Vr1的方向和Vr2的方向相互垂直；

若缺失所述Vr1、Vr2、Vr3、Vr4中的任意一个风速数据，或缺失所述Vr1、Vr2、Vr3、Vr4中任意两个在方向上互相垂直的风速数据时，基于同一位置、同一水平高度上四个方向的垂直风速相同，根据其它方向的垂直风速推导出缺失的风速数据；

根据所述Vr1、Vr2、Vr3、Vr4计算出在所述待测位置、所述待测水平高度上的水平风速和水平风向。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由以下公式推导得出缺失的径向风速数据：

w1＝w2＝w；

其中，w为垂直风速，w1为Vr1方向和Vr3方向上的垂直风速，w2为Vr2方向和Vr4方向上的垂直风速，θ为雷达出射光束与垂直方向的夹角。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述Vr1、Vr2、Vr3、Vr4矢量投影计算公式分别为：

Vr1＝u sinθ+w cosθ；

Vr2＝v sinθ+w cosθ；

Vr3＝-u sinθ+w cosθ；

Vr4＝-v sinθ+w cosθ；

其中，u、v、w分别为投影分量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述u、v、w的表达式分别为：

所述水平风速和所述水平风向的表达式分别为：

其中，Vh为水平风速，azi为水平风向。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还可用于八个方向的风速数据计算，具体包括：

获取八个方向中多个方向的风速数据，八个方向的风速数据为激光雷达测量得到的在待测位置、待测水平高度上八个方向的径向风速数据；

若获取所述八个方向的风速数据中的任意三个及以上风速数据，或获取所述八个方向的风速数据中的任意两个在方向上互不对应的风速数据时，基于同一位置、同一水平高度上八个方向的垂直风速相同，根据其它方向的垂直风速推导出缺失的风速数据；

根据八个方向的风速数据计算出在所述待测位置、所述待测水平高度上的水平风速和水平风向。

6.一种激光雷达风场重建数据计算系统，其特征在于，包括：

原始数据获取单元：用于获取风速数据Vr1、Vr2、Vr3、Vr4中的多个，所述Vr1、Vr2、Vr3、Vr4分别为激光雷达测量得到的在待测位置、待测水平高度上四个方向的径向风速数据，其中，Vr1的方向和Vr3的方向相互对应，Vr2的方向和Vr4的方向相互对应，Vr1的方向和Vr2的方向相互垂直；

缺失数据获取单元：用于若缺失所述Vr1、Vr2、Vr3、Vr4中的任意一个风速数据，或缺失所述Vr1、Vr2、Vr3、Vr4中任意两个在方向上互相垂直的风速数据时，基于同一位置、同一水平高度上四个方向的垂直风速相同，根据其它方向的垂直风速推导出缺失的风速数据；

风速计算单元：用于根据所述Vr1、Vr2、Vr3、Vr4计算出在所述待测位置、所述待测水平高度上的水平风速和水平风向。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述缺失数据获取单元由以下公式推导得出缺失的径向风速数据：

w1＝w2＝w；

其中，w为垂直风速，w1为Vr1方向和Vr3方向上的垂直风速，w2为Vr2方向和Vr4方向上的垂直风速，θ为雷达出射光束与垂直方向的夹角。