[發明專利]一種雷達測距誤差修正方法

在審

• 申請號: 202211628989.1
• 申請日: 2022-12-19
• 公開（公告）號: CN115616567A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 夏明福;梁曉東;謝鴻;李榮學;孫永旭;別克扎提·巴合提;劉彩紅;金鑫;鄧龍飛;張鑫宇
• 申請（專利權）人: 湖南聯智監測科技有限公司
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S7/40;G01S19/42;F03D17/00
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 周曉艷;李杰強

1.一種雷達測距誤差修正方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1：在風機機艙的頂部安裝GNSS主天線A與GNSS副天線B，機艙旋轉中心點、主天線A和副天線B之間形成三角結構；雷達安裝在風機上；

步驟S2：通過GNSS主天線A和GNSS副天線B的位置坐標獲取機艙旋轉中心的初始坐標；

步驟S3：在風機運行過程中，通過GNSS主天線A和GNSS幅天線B的位置變化獲取機艙中心的水平偏移量；

步驟S4：通過雷達獲取葉片的葉尖與風機塔筒之間的水平距離；

步驟S5：利用步驟S4中的水平距離與步驟S3中的水平偏移量的差值來消除機艙偏移導致雷達產生的誤差。

2.根據權利要求1所述的雷達測距誤差修正方法，其特征在于，所述步驟S1中，兩組GNSS天線與地面的基準站配合實現測量數據的采集；雷達安裝在風機的機艙上。

3.根據權利要求1所述的雷達測距誤差修正方法，其特征在于，所述步驟S2中，在風機停轉狀態下控制風機塔頂機艙偏航轉動，使風機機艙沿塔筒周向以固定角度旋轉次，機艙旋轉中心的初始坐標通過式1）獲取：

1）；

其中，，和分別為第次旋轉時主天線A的坐標值和與其處于對稱位置的第次旋轉時主天線A的坐標值；

和分別為第次旋轉時副天線B的坐標值和與其處于對稱位置的第次旋轉時副天線B的坐標值。

4.根據權利要求3所述的雷達測距誤差修正方法，其特征在于，所述步驟S2中，。

5.根據權利要求1-4任意一項所述的雷達測距誤差修正方法，其特征在于，所述步驟S3中，第次測量的通過主天線A和副天線B的位置變化獲取的機艙旋轉中心的水平偏移量，如式2）所示：

2）；

其中，為機艙旋轉中心第次測量在XOY平面中的水平坐標，為機艙旋轉中心的初始坐標在XOY平面中的水平坐標。

6.根據權利要求5所述的雷達測距誤差修正方法，其特征在于，機艙旋轉中心第次測量的坐標通過式2.a）和式2.b）獲取：

2.a）；

2.b）

其中，為主天線A的相位中心點第次測量在導航坐標系中的三維坐標；為主天線A的相位中心點與機艙旋轉中心點在載體坐標系b中的三維坐標；為機艙的俯仰角，為機艙的方位角，為機艙的橫滾角，為與、和相關的矩陣。

7.根據權利要求5所述的雷達測距誤差修正方法，其特征在于，所述步驟S4包括：

步驟S4.1：利用毫米波雷達，采用調頻連續波波形，對葉片經過雷達探測的范圍區域整體進行探測進而獲得葉片的葉尖經過該區域時與雷達的空間位置，結合經典的三角波測距原理，進而得出雷達與葉尖之間的徑向距離和葉片方位角；

步驟S4.2：通過步驟S4.1獲取的徑向距離和葉片方位角，計算出葉尖與塔筒之間的水平距離。

8.根據權利要求7所述的雷達測距誤差修正方法，其特征在于，所述步驟S4.1中，雷達與葉尖之間的徑向距離如式3）所示：

3)；

其中，是三角波進行快速傅里葉變換后的頻點數；為雷達輸出的上三角波進行快速傅里葉變換后的峰值頻點位置；為雷達輸出的下三角波進行快速傅里葉變換后的峰值頻點位置；為光速；為三角波的上三角時間；為雷達帶寬；

所述步驟S4.1中，葉片方位角如式4）所示：

4）；

其中，為雷達上的兩組接收天線的相位差，為雷達上的兩組接收天線的相距。

9.根據權利要求7所述的雷達測距誤差修正方法，其特征在于，所述步驟S4.2中，葉尖與塔筒之間的水平距離如式5）所示；

5）；

其中，表示雷達與葉尖之間的徑向距離；表示葉片方位角。

10.根據權利要求7-9任意一項所述的雷達測距誤差修正方法，其特征在于，所述步驟S5中，雷達測量的消除誤差后的葉尖與塔筒的水平距離如式6）所示：

6）；

其中，表示葉尖與塔筒之間的水平距離；表示第次測量的通過主天線A和副天線B的位置變化獲取的機艙旋轉中心的水平偏移量。