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2021-11-23
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2021-11-23
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2023-08-01
描述：本次測試是國家自然科學(xué)基金共享航次觀測，2014 年 5 月，中國海洋大學(xué)科學(xué)考察船“東方紅 2 號"搭載三維掃描型脈沖相干多普勒測風(fēng)激光雷達，在黃渤海進行海氣邊界層風(fēng)場實驗。
產(chǎn)品廠地：北京市廠商性質(zhì)：代理商更新時間：2025-05-29訪問量：1578
產(chǎn)品介紹/ PRODUCT PRESENTATION一、試驗背景
本次測試是國家自然科學(xué)基金共享航次觀測，2014 年 5 月，中國海洋大學(xué)科學(xué)考察船“東方紅 2 號"搭載三維掃描型脈沖相干多普勒測風(fēng)激光雷達，在黃渤海進行海氣邊界層風(fēng)場實驗。
船載相干多普勒測風(fēng)激光雷達（加裝高精度雙天線GPS 慣導(dǎo)）
春季黃渤海航次歷時 25 天，分為兩個航次：**航次為 2014 年04 月 27 日到 05 月 06 日的南黃海航次，如圖 1 點線所示；**航次為 2014 年 05 月 07 日到 05 月 21 日的北黃海-渤海航次，如圖 2 點線所示。
相干激光雷達主要實驗內(nèi)容為海面風(fēng)場觀測和風(fēng)廓線測量。另外， 激光雷達與探空氣球在同一地點進行了為期17 天36 個時間段的同步對比觀測，并將兩者獲取的風(fēng)速數(shù)據(jù)進行對比印證。
圖 1 **航次站位圖-“東方紅 2 號"考察船春季南黃海航次
圖 2 第二航次站位圖-“東方紅 2 號"考察船春季北黃海-渤海航次
圖 3 現(xiàn)場安裝圖
相干多普勒激光雷達能快速獲取風(fēng)速風(fēng)向廓線，在觀測時，為避免障礙物對觀測的干擾，激光雷達安裝在相對較高的二層甲板。由于船載平臺是非穩(wěn)定平臺，導(dǎo)致激光雷達測量時激光光束的指向與設(shè)定方向出現(xiàn)偏差，引起測量風(fēng)速、風(fēng)向和大氣邊界層高度偏差，同時載船本身的運動速度也會疊加到測量的徑向速度中，造成風(fēng)速測量誤差，垂直速度對分辨率要求較高，受到船體姿態(tài)的影響尤為明顯，因此船體航行姿態(tài)和海洋涌浪等環(huán)境影響不能被忽略，需要對原始數(shù)據(jù)進行姿態(tài)校正。
船載測風(fēng)激光雷達姿態(tài)校正流程
二、雷達走航探測結(jié)果及與探空氣球?qū)Ρ确治?/span>
海上風(fēng)場測量的常用手段之一是探空氣球，是目前各項對比實驗比較準確的參考依據(jù)。本實驗探空氣球可獲得某時刻比較準確的風(fēng)廓線信息，將激光雷達風(fēng)速校正反演結(jié)果與探空氣球風(fēng)探測結(jié)果進行比對，驗證激光雷達的準確性。
2014 年 05 月 09 日 15 時進行了系泊測量，2014 年 05 月 13 日
07 時進行了走航測量，將這兩個時刻的激光雷達數(shù)據(jù)提取出來與探空氣球觀測的風(fēng)速、風(fēng)向進行對比。風(fēng)速在系泊測量時變化較小，走航測量時修正效果很明顯；風(fēng)向在系泊和走航測量時都有較明顯的變化。
圖 4、5 為系泊測量的風(fēng)廓線的結(jié)果比對，測量時間為 2014 年05 月 09 日 15 時 52 分，對應(yīng)站點圖位置（37.00°N,122.86°E）。與探空氣球?qū)Ρ冉Y(jié)果較好。
圖 4 船體系泊測量時（2014 年 05 月 09 日 15 時 52 分），2.4km 以下相干激光雷達校正前（藍線）與探空氣球（紅線）的風(fēng)速、風(fēng)向?qū)Ρ?/span>
圖 5 船體系泊測量時（2014 年 05 月 09 日 15 時 52 分），2.4km 以下 相干激光雷達校正后（藍線）與探空氣球（紅線）的風(fēng)速、風(fēng)向?qū)Ρ龋?/span> (a)風(fēng)速；(b)風(fēng)向
圖 6、7 所示的是走航測量的風(fēng)廓線的結(jié)果比對，測量時間為 2014 年 05 月 13 日 07 時 44 分，對應(yīng)站點圖位置為（38.93°N,119.75°E）。與探空氣球?qū)Ρ冉Y(jié)果比較好。
圖 6 船體走航測量時（2014 年 05 月 13 日 07 時 44 分），1.8km 以下 相干激光雷達校正前（藍線）與探空氣球（紅線）的風(fēng)速、風(fēng)向?qū)Ρ龋?/span> (a)風(fēng)速；(b)風(fēng)向
圖 7 船體走航測量時（2014 年 05 月 13 日 07 時 44 分），1.8km 以下相干激光雷達校正后（藍線）與探空氣球（紅線）的風(fēng)速風(fēng)向?qū)Ρ?/span>
圖 8 測量期間激光雷達與探空氣球風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù)的比對散點圖
圖 9 典型風(fēng)廓線數(shù)據(jù)產(chǎn)品
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