[發明專利]漂浮式海上激光雷達動態測風試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 202111034238.2
• 申請日: 2021-09-03
• 公開（公告）號: CN115754992A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 朱碧泓;袁逸博;顧晨;余文博;葉磊;姚雷霆
• 申請（專利權）人: 上海勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497;B63B22/18;B63B22/20
• 代理公司: 上海政濟知識產權代理事務所(普通合伙) 31479
• 代理人: 輦甲武

本發明公開了一種漂浮式海上激光雷達動態測風試驗裝置及試驗方法。試驗裝置包括水箱、模型浮標和浮標自動運動控制裝置；浮標自動運動控制裝置包括滑臺、滑軌、滑塊、閉環步進電機；滑塊通過傳動皮帶與步進電機連接；通過PLC控制器能控制閉環步進電機帶動滑塊在滑軌上滑動。試驗方法包括1)在水箱內裝過半的水；將模型浮標放入水箱中；2)試驗浮體的穩性；3)試驗激光雷達動體測風性能；4)進行動態雷達測風。本發明提供了一種模擬真實海況的水上浮體動態測風試驗裝置及動態測風試驗方法，反演激光雷達海上漂浮式測風的雷達測風邊界及對配套浮體穩性要求的技術參數，能確保漂浮式海上激光雷達測風數據的可靠度和精確度，滿足海上測風規范。

技術領域

本發明屬于海上測風技術領域，涉及一種漂浮式海上激光雷達動態測風試驗裝置及試驗方法。

背景技術

激光雷達在靜止平臺上的測風，目前已在工程實踐中廣泛應用，并可通過第三方檢測單位，應用固定測風塔對其進行標定。但在海上浮動平臺上應用激光雷達測風，國內外尚無任何檢測單位可以對其進行標定。目前國內研究的焦點是：雷達在動體平臺上測風與靜止平臺上測風的相關性是否能達到95％甚至98％以內。國內廠家通常的做法是采用機械彈簧震動平臺模擬海況，雷達僅能在二個或三個方向位移，而真實海況雷達及其浮體有6個方向自由度。目前還沒有一種能模擬真實海況的漂浮式海上激光雷達動態測風試驗裝置。

發明內容

本發明的目的在于，克服現有技術的不足，提供一種能模擬真實海況的漂浮式海上激光雷達動態測風試驗裝置及試驗方法。

本發明的目的是通過如下技術方案實現的：

本發明提供的一種漂浮式海上激光雷達動態測風試驗裝置，它包括水箱、模型浮標和浮標自動運動控制裝置；水箱內裝有過半的水，模型浮標漂浮在水箱內的水面上；模型浮標的頂面上固定安裝有承載臺；承載臺上設置有浮標自動運動控制裝置和測風激光雷達；測風激光雷達通過安裝支架固定安裝在承載臺上；所述浮標自動運動控制裝置包括滑臺、滑臺頭、滑臺尾、滑軌、滑塊、閉環步進電機、電機軸、傳動軸和傳動皮帶；滑臺固定安裝在模型浮標頂面的承載臺上；滑臺上面兩端設有滑臺頭與滑臺尾；滑臺頭內部中心橫向安裝電機軸，電機軸外端安裝閉環步進電機；滑臺尾內部中心橫向安裝有傳動軸；傳動皮帶兩端分別套裝在滑臺頭的電機軸和滑臺尾的傳動軸上；滑臺上面的滑臺頭與滑臺尾之間固定安裝有滑軌；滑軌上設有滑塊槽，滑塊底部設在滑軌上的滑塊槽中，滑塊可在滑軌上的滑塊槽中滑動；傳動皮帶穿過滑塊內部并通過卡子卡住固定；滑塊與閉環步進電機之間通過皮帶連接傳動；閉環步進電機與PLC控制器的輸出端連接，通過PLC控制器能控制閉環步進電機帶動滑塊在滑軌上滑動。

進一步地，本發明提供的一種漂浮式海上激光雷達動態測風試驗裝置，還具有這樣的技術特征：所述浮標自動運動控制裝置，使用自動控制分級滑動模塊依程序設置控制模型浮標擺動角度，模擬浮標海上主要運動方式：橫搖、縱搖，再輔以自然風力提供位移、人工干預提供旋轉，綜合模擬真實海況6個方向的自由度。滑塊滑動的長度可以在PLC控制器的控制面板上按試驗要求分級設定，滑塊滑動的長度與浮體擺動角度呈線性關系。按試驗要求，滑臺上的滑塊可以布置在浮體(模型浮標)中軸線上或偏離中軸線的位置，根據滑臺上的滑塊偏離浮體中軸線的偏心的大小和自然風力的推動，浮體在水中產生6個方向自由度的運動，以此模擬真實海況的常態。浮體(模型浮標)上設有牽拉繩索，需要極端海況的數據可以用浮體上的牽拉繩索輔以人工干預。

進一步地，本發明提供的一種漂浮式海上激光雷達動態測風試驗裝置，還具有這樣的技術特征：模型浮標(即浮體)包括一殼體，殼體內底部放有配重物，以調整吃水線的高度；模型浮標下端設有法蘭，可裝配不同長度、重量(視試驗需要，分級調整)的平衡桿，用于確定浮體在水中的姿態邊界。