[发明专利]一种海上漂浮测风激光雷达

说明书

本发明公开了一种海上漂浮测风激光雷达，设置类球形的外壳体可以使得海上漂浮测风激光雷达漂浮在海面，且可以随着海面波浪进行晃动，从而使得多普勒相干测风系统出光的指向方位可以随海上漂浮测风激光雷达的晃动发生改变。而通过测姿测向装置确定多普勒相干测风系统出光的具体指向方位后，当该指向方位达到预设方位时获取对应的风速数据，即可实现对风速数据的测量。通过海面波浪引起海上漂浮测风激光雷达的晃动从而实现多普勒相干测风系统出光方位的调整，利用海上漂浮物的自然摇摆来替代相干多普勒测风雷达的主动扫描，取消了以往相干测风激光雷达的扫描系统，使得核心部分无任何机械运动部件，降低功耗的同时提高了系统稳定性。

技术领域

本发明涉及测风激光雷达技术领域，特别是涉及一种海上漂浮测风激光雷达。

背景技术

相干多普勒测风激光雷达是一种使用激光遥感进行大气风场测量的装置系统，目前已广泛用于风电场前期测量、气象、环保行业中对于风的测量等业务。相比传统建测风塔，使用测风风杯及风向标测风相比，具有体积小、施工工程量低、测量距离远、测量精度及一致性好、无惧冻雨、狂风类极限天气等优点。

在海上应用中，上述优点更加突出。由于在海上建测风塔成本极为高昂，且与测量点水深、海底地质极为相关。目前已出现了将测风激光雷达搭载于大型浮标系统的漂浮式测风激光雷达系统。使用大型浮标系统的太阳能自供电系统作为能源，使用组合式定位导航系统实时解算激光雷达的航向、姿态数据，并实时矫正雷达的光束指向偏差，通过矫正算法输出实时的测风数据。但该类系统由于功耗较高，并且使用太阳能供电，需使用较为大型的浮标平台。造成成本依然较高，并且大型浮标的生产、布放、回收、维护均费用较高，周期较长，难以批量化生产、业务化运营，始终处于定制化研制的阶段。

目前设置于大型浮标的相干多普勒测风激光雷达所需的能源较多，需要大量布置太阳能板。且上部建筑较为零散，有大量太阳能板、支架等，且高度较高，在台风、恶劣海况下，为保证浮体生存，则必须增加配重或使用更加结实的结构，造成总体重量、体积较大；同时也造成该类系统的组装调试较为麻烦，有些方案中过大的组件甚至无法使用公路运输，总装调试需要在测量位置附近的海岸边进行，不能由工厂直接输出完全测试好的系统，有质量风险隐患。且目前系统由于相干测风原理体制，内部必然有机械或微机械的扫描动作机构，运动机构就会有磨损、卡滞、老化等风险。海上项目对于系统的稳定性要求极高，因为一旦出现问题，排查和维修都极为困难。体积过大的系统更增加了维修的困难度，因为整体拖回岸边进行维修的费用也很高昂，出现问题可能不得不在海中进行维修作业，风险更加不可控制。所以如何提供一种结构简单的小型海上漂浮测风激光雷达是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种海上漂浮测风激光雷达，体积较小且结构简单。

为解决上述技术问题，本发明提供一种海上漂浮测风激光雷达，包括类球形外壳体，能源系统、多普勒相干测风系统和控制系统；

所述能源系统用于向所述多普勒相干测风系统和所述控制系统供能；所述多普勒相干测风系统和所述控制系统位于所述类球形外壳体内，所述控制系统与所述多普勒相干测风系统通信连接；所述类球形外壳体设置有通光口，所述多普勒相干测风系统通过所述通光口发射激光信号，并接收对应所述激光信号的回波信号；

所述控制系统包括测姿测向装置和处理器，所述处理器用于：

通过所述测姿测向装置确定所述多普勒相干测风系统出光的指向方位；

当所述指向方位达到预设方位时，通过所述多普勒相干测风系统获取所述预设方位对应的风速数据。

可选的，所述处理器还用于：

当对应所述预设方位的风速数据达到预设数量时，根据所述风速数据计算所述预设方位对应的测风数据。

可选的，所述控制系统还包括通讯装置，所述处理器还用于：