走航式激光雷達

船載相干多普勒測風(fēng)激光雷達走航對比觀測試驗

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，zhong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：di一航次為2014 年04 月27 日到05 月06 日的南黃海航次，如圖1 點線所示；第二航次為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。

圖1 di一航次站位圖-“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

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。

二、雷達走航探測結(jié)果及與探空氣球?qū)Ρ确治?/p>

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)。

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取?/p>

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取?/p>

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取?/p>

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取?/p>

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