[發(fā)明專利]一種激光雷達(dá)風(fēng)場數(shù)據(jù)重建方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110377954.4
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113138374B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張弛;班曉瑞;朱林;張博義;張杏雨;張黎明
• 申請（專利權(quán)）人: 北京觀詳光電技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497;G01S17/58;G01S17/95
• 代理公司: 深圳智趣知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44486
• 代理人: 崔艷崢

本發(fā)明涉及一種激光雷達(dá)風(fēng)場數(shù)據(jù)重建方法及系統(tǒng)。方法包括：獲取風(fēng)速數(shù)據(jù)Vr1、Vr2、Vr3、Vr4中的一個(gè)或多個(gè)；當(dāng)缺失Vr1、Vr2、Vr3、Vr4中的任意三個(gè)數(shù)據(jù)，或缺失Vr1、Vr2、Vr3、Vr4中任意兩個(gè)在方向上互相對應(yīng)的數(shù)據(jù)時(shí)，則獲取其它位置和/或其他水平高度的風(fēng)速數(shù)據(jù)，基于垂直風(fēng)切變系數(shù)和/或水平風(fēng)切變系數(shù)，推導(dǎo)出缺失的徑向風(fēng)速數(shù)據(jù)；根據(jù)Vr1、Vr2、Vr3、Vr4計(jì)算出待測位置、待測水平高度上的水平風(fēng)速和水平風(fēng)向。本發(fā)明基于垂直風(fēng)切變系數(shù)和/或水平風(fēng)切變系數(shù)進(jìn)行徑向風(fēng)速數(shù)據(jù)的預(yù)測補(bǔ)充，根據(jù)其它位置、其它水平高度的風(fēng)速合理預(yù)測出待測位置、待測水平高度的風(fēng)速，科學(xué)準(zhǔn)確地預(yù)測風(fēng)速數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種激光雷達(dá)風(fēng)場數(shù)據(jù)重建方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國風(fēng)能資源豐富，可開發(fā)的風(fēng)電場分布廣泛。為了保障風(fēng)電場的經(jīng)濟(jì)運(yùn)營，在包括風(fēng)電場的投資建設(shè)之前、運(yùn)行投產(chǎn)以及出質(zhì)保在內(nèi)的全生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)中，都有著對場址風(fēng)能資源進(jìn)行詳細(xì)、準(zhǔn)確、可靠評估的迫切需求。然而，實(shí)現(xiàn)上述有效準(zhǔn)確的測量評估需要保證獲得的風(fēng)能資源數(shù)據(jù)必須滿足最低數(shù)據(jù)完整率的要求，否則測量評估的結(jié)果將不能被使用。但在實(shí)際測量過程中，無論是采用傳統(tǒng)的測風(fēng)塔還是采用激光雷達(dá)測風(fēng)來獲取風(fēng)能資源數(shù)據(jù)時(shí)，都會存在因設(shè)備不適應(yīng)環(huán)境或設(shè)備損壞而造成數(shù)據(jù)缺失，從而原始風(fēng)能資源數(shù)據(jù)無法達(dá)到數(shù)據(jù)完整率要求的情況。例如，地面多普勒激光雷達(dá)有其本身適用的大氣環(huán)境，即大氣不能太清潔但也不能是濃霧等狀態(tài)。盡管能夠適應(yīng)我國很多地區(qū)，但當(dāng)?shù)孛娑嗥绽占す饫走_(dá)遇到大氣太清潔如西藏晴朗的高空或者遇到濃霧天氣如四川盆地的氣候等不利雷達(dá)測試的大氣環(huán)境時(shí)，激光雷達(dá)數(shù)據(jù)就會產(chǎn)生缺失，并且不同高度的缺失情況也會有較大差異。通常面對這種情況時(shí)，就需要通過預(yù)測的手段將缺失的風(fēng)能資源數(shù)據(jù)進(jìn)行插補(bǔ)訂正，以使得數(shù)據(jù)具有足夠的完整率，這樣才能獲得準(zhǔn)確可靠的測量評估結(jié)果。

激光雷達(dá)風(fēng)場重建一般使用4個(gè)方向測量的徑向風(fēng)速進(jìn)行反演，當(dāng)激光雷達(dá)測量得到的四個(gè)方向中任意一個(gè)方向的徑向風(fēng)速數(shù)據(jù)缺失時(shí)，用于測量所需要的水平風(fēng)速就無法計(jì)算出來。此時(shí)，就需要對缺失的徑向風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測。顯然，對于預(yù)測手段來說，其預(yù)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性和一致性對整體風(fēng)能資源測評的影響是很大的。實(shí)踐表明，1％的風(fēng)速差別至少引起2％的發(fā)電量的差別，因?yàn)閿?shù)據(jù)預(yù)測不合理的原因，目前國內(nèi)預(yù)測數(shù)據(jù)產(chǎn)生的偏差平均值是2％-3％，這樣如果某個(gè)高度測風(fēng)數(shù)據(jù)有50％數(shù)據(jù)損壞缺失的話，將引起風(fēng)場發(fā)電量測算偏差到4％-6％，這對最終結(jié)果的影響是巨大的。一般來說，預(yù)測數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確、可靠、一致，會受到預(yù)測模型的選擇、參考數(shù)據(jù)的選擇甚至使用軟件的影響，特別是在執(zhí)行預(yù)測過程中，預(yù)測模型和參考數(shù)據(jù)的選擇還會受到工程師技術(shù)水平的制約，工程師是否經(jīng)驗(yàn)豐富、訓(xùn)練有素及其主觀的選擇都會影響最終的預(yù)測結(jié)果。概括來說，目前測風(fēng)數(shù)據(jù)預(yù)測中常見的不科學(xué)的方面主要包括：1、選擇的預(yù)測模型不合理，例如針對同一個(gè)缺失數(shù)據(jù)高度的風(fēng)速風(fēng)向，不同的預(yù)測模型和風(fēng)切變模型的效率是不同的；2、選擇的參考數(shù)據(jù)不合理，針對同一個(gè)缺失數(shù)據(jù)高度的風(fēng)速風(fēng)向，即使使用同一個(gè)預(yù)測模型，參考數(shù)據(jù)的選擇不同也會影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

綜上所述，通過預(yù)測的手段將缺失的風(fēng)能資源數(shù)據(jù)進(jìn)行插補(bǔ)訂正有諸多缺點(diǎn)，會影響最終測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，所以亟需一個(gè)簡單且科學(xué)的預(yù)測模型來提高測量的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提出了一種激光雷達(dá)風(fēng)場數(shù)據(jù)重建方法，當(dāng)激光雷達(dá)測量得到的四個(gè)方向中任意一個(gè)方向的徑向風(fēng)速數(shù)據(jù)缺失時(shí)，利用相同位置的垂直風(fēng)速相同的假設(shè)進(jìn)行徑向風(fēng)速數(shù)據(jù)的預(yù)測補(bǔ)充，從而很好地解決了目前測風(fēng)數(shù)據(jù)預(yù)測常見的不科學(xué)問題。

本發(fā)明提供一種激光雷達(dá)風(fēng)場數(shù)據(jù)重建方法及系統(tǒng)，用于測量方向的徑向風(fēng)速數(shù)據(jù)缺失時(shí)，進(jìn)行徑向風(fēng)速數(shù)據(jù)的預(yù)測補(bǔ)充。具體內(nèi)容如下：

一種激光雷達(dá)風(fēng)場數(shù)據(jù)重建方法，適用于四個(gè)方向的徑向風(fēng)速計(jì)算，包括如下步驟：