[go: up one dir, main page]

CN117420568A - 一种基于激光雷达的风切变识别方法、装置、存储介质 - Google Patents

一种基于激光雷达的风切变识别方法、装置、存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN117420568A
CN117420568A CN202311738310.9A CN202311738310A CN117420568A CN 117420568 A CN117420568 A CN 117420568A CN 202311738310 A CN202311738310 A CN 202311738310A CN 117420568 A CN117420568 A CN 117420568A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wind
shear
radial
wind shear
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202311738310.9A
Other languages
English (en)
Inventor
陈醒
刘知新
肖增利
朱飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Mulai Laser Technology Co ltd
Original Assignee
Nanjing Mulai Laser Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Mulai Laser Technology Co ltd filed Critical Nanjing Mulai Laser Technology Co ltd
Priority to CN202311738310.9A priority Critical patent/CN117420568A/zh
Publication of CN117420568A publication Critical patent/CN117420568A/zh
Priority to CN202411477270.1A priority patent/CN119439194A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/95—Lidar systems specially adapted for specific applications for meteorological use
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01W—METEOROLOGY
    • G01W1/00—Meteorology
    • G01W1/10—Devices for predicting weather conditions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于激光雷达的风切变识别方法、装置、存储介质，包括以下步骤：通过雷达采集一个周期五波束的径向风速；所述一个周期五波束的径向风速包括：两个东西向的径向风速、两个南北向的径向风速和一个竖直向的径向风速；选择两个南北向径向风速或两个东西向径向风速进行水平风速、水平风向的反演，得到真实风矢量的南北向分量和真实风矢量的东西向分量；基于南北向分量和东西向分量，合成真实矢量风的水平风速、水平风向；相比现有技术，本发明通过雷达获取的一周期五波束的径向风速进行反演，能够进行不同距离门大尺度风速反演；通过风切变因子能够得到不同距离门的垂直风切变情况，给飞机起降带来准确报警。

Description

一种基于激光雷达的风切变识别方法、装置、存储介质
技术领域
本发明涉及雷达测风领域，具体涉及一种基于激光雷达的风切变识别方法、装置、存储介质。
背景技术
风切变是一种大气现象，是风速在水平和垂直方向的突然变化。风切变是导致飞行事故的重要因素，特别是低空风切变。低空风切变是飞机起飞和着陆阶段的一个重要危险因素。风切变对航空飞行的影响极大。在起飞和降落的过程中，由于飞行速度低，风切变能够对航空器空速产生很大的影响，致使航空器的姿态和高度发生突然变化，在低高度上其结果有时是超出人们想象的。
风切变按风向可分为水平风的水平切变、水平风的垂直切变、垂直风的切变；现有技术主要集中研究了飞机在下滑过程中产生的迎头风切变以及水平大范围的切变，很少涉及三维激光测风雷达测量垂直切变的问题，现有的垂直切变主要是根据风速风向来认为判别，很少出现智能算法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术很少涉及对风廓线上的垂直切变，现有的垂直切变主要是根据风速风向来认为判别，很少出现智能算法，针对此不足，提出了一种基于激光雷达的风切变识别方法、装置、存储介质。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种基于激光雷达的风切变识别方法，包括以下步骤：
通过雷达采集一个周期五波束的径向风速；所述一个周期五波束的径向风速包括：两个东西向的径向风速、两个南北向的径向风速和一个竖直向的径向风速；
选择两个南北向径向风速或两个东西向径向风速进行水平风速、水平风向的反演，得到真实风矢量的南北向分量Vx和真实风矢量的东西向分量Vy；
基于南北向分量Vx和东西向分量Vy，合成真实矢量风的水平风速Vh、水平风向；
通过，i=1或2；
其中，Vh为当前距离门的水平风速，为当前距离门的水平风向，当i=1时，Vh1为当前距离门上一层距离门的水平风速，/>为当前距离门上一层距离门的水平风向；当i=2时，Vh2为当前距离门下一层距离门的水平风速，/>为当前距离门下一层距离门的水平风向；计算得到风切变因子/>，/>为当前距离门与上一层距离门之间形成的风切变因子，/>为当前距离门与下一层距离门之间形成的风切变因子；
将当前距离门与上一层距离门之间形成的风切变因子和当前距离门与下一层距离门之间形成的风切变因子/>进行比较，选取最大者作为当前距离门的风切变因子P；
基于ICAO风切变标准，根据当前距离门的风切变因子P，判断当前风切变预警范围；
根据当前风切变预警范围，进行风切变预警。
作为本发明的进一步优选，所述雷达通过DBS模式采集数据。
作为本发明的进一步优选，所述选择两个南北向径向风速或两个东西向径向风速进行水平风速、水平风向的反演，包括：
将采集到的南北向径向风速进行投影，得到真实风矢量的南北向分量Vx；
将采集到的东西向径向风速进行投影，得到真实风矢量的东西向分量Vy。
所述基于ICAO风切变标准，根据当前距离门的风切变因子P，判断当前风切变预警范围，包括：
当风切变因子P在0-2.56以内，则表示当前为垂直轻度风切变；
当风切变因子P在2.57-4.11以内，则表示当前为垂直中度风切变；
当风切变因子P在4.12-6.17以内，则表示当前为垂直强烈风切变；
当风切变因子P在6.18以上，则表示当前为垂直严重风切变。
一种基于激光雷达的风切变识别装置，所述装置包括一个或多个处理器和存储器，所述存储器用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，使得所述处理器能够实现基于激光雷达的风切变识别方法。
一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有至少一条程序指令，至少一条程序指令用于被处理器加载并执行以实现基于激光雷达的风切变识别方法。
本发明提出的一种基于激光雷达的风切变识别方法、装置、存储介质，与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、通过雷达获取的一周期五波束的径向风速进行反演，能够进行不同距离门大尺度风速反演；
2、通过风切变因子能够得到不同距离门的垂直风切变情况，给飞机起降带来准确报警。
附图说明
图1是本发明雷达获取一周期五波束的径向风速的示意图
图2是本发明DBS模式反演水平风速主视图；
图3是合成真实矢量风的水平风速、水平风向的示意图；
图4是本发明通过DBS风切变反演图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
本发明适用于低空垂直风切变的探测、以及下击暴流、风廓线垂直风切变的探测。
实施例一：一种基于激光雷达的风切变识别方法，包括以下步骤：
通过雷达采集一个周期五波束的径向风速；所述一个周期五波束的径向风速包括：两个东西向的径向风速、两个南北向的径向风速和一个竖直向的径向风速。
三维激光测风雷达采用DBS模式采集数据，获得一个周期五波束的径向风速数据，如图1中UrV、UrN、UrW、UrE、UrS，雷达径向风速为真实矢量风在雷达波束径向上的投影。其中φ为雷达俯仰角-固定值，其中每个波束会有分为299个距离层又叫距离门。
选择两个南北向径向风速或两个东西向径向风速进行水平风速、水平风向的反演，得到真实风矢量的南北向分量Vx和真实风矢量的东西向分量Vy。
将采集到的南北向径向风速进行投影，得到真实风矢量的南北向分量Vx。
如图2所示，将南北向的采集到的径向风速UrN、UrS反投影至南北向（x方向）得到真实风矢量的南北向分量Vx，将南北向的采集到的径向风速UrN、UrS反投影至天顶向（z方向）得到真实风矢量的天顶向分量Vz。
得到：
；
将采集到的东西向径向风速进行投影，得到真实风矢量的东西向分量Vy。
UrE、UrW也进行反向投影获得，真实风矢量东西向分量Vy以及天顶向分量Vz；
得到：
；
根据，/>，
合成真实矢量风的水平风速Vh、水平风向 ，如图3所示。
结合图4，通过，i=1或2；
其中，Vh为当前距离门的水平风速，为当前距离门的水平风向，当i=1时，Vh1为当前距离门上一层距离门的水平风速，/>为当前距离门上一层距离门的水平风向；当i=2时，Vh2为当前距离门下一层距离门的水平风速，/>为当前距离门下一层距离门的水平风向；计算得到风切变因子/>，/>为当前距离门与上一层距离门之间形成的风切变因子，/>为当前距离门与下一层距离门之间形成的风切变因子。
Vh1、Vh2、和/>的计算方法与Vh和/>的计算方法相同。
将当前距离门与上一层距离门之间形成的风切变因子和当前距离门与下一层距离门之间形成的风切变因子/>进行比较，选取最大者作为当前距离门的风切变因子P。
基于ICAO风切变标准，根据当前距离门的风切变因子P，判断当前风切变预警范围。
表1为ICAO风切变标准换算
根据当前风切变预警范围，进行风切变预警。
当风切变因子P在0-2.56以内，则表示当前为垂直轻度风切变，不进行预警；
当风切变因子P在2.57-4.11以内，则表示当前为垂直中度风切变，进行风切变中度预警；
当风切变因子P在4.12-6.17以内，则表示当前为垂直强烈风切变，进行风切变强烈预警；
当风切变因子P在6.18以上，则表示当前为垂直严重风切变，进行风切变强烈预警。
实施例2：当前环境的基本情况，包括高度100米，当前的天气情况晴，在这个环境下，激光雷达获得一个周期五波束的径向风速数据，见表2。
表2： 一个周期五波束的径向风速数据
通过投影计算得到100米的南北向分量Vx和东西向分量Vy，合成当前高度的水平风速Vh、水平风向，见表3。
表3：得到的南北向分量Vx和东西向分量Vy、当前高度的水平风速Vh、水平风向的数据，以吹向雷达径向的风为负，远离雷达径向的风为正
分别计算出70米的水平风速Vh1、水平风向、130米的水平风速Vh2、水平风向/>。
将计算得到的数据代入，i=1或2，计算得到130米与100米之间的风切变因子/>为0.6895；70米与100米之间的风切变因子/>为0.7792，选择较大的风切变因子，因此，70米与100米之间的风切变因子/>为100米的风切变因子P；根据表1，得出当前100米为垂直轻度风切变，不进行预警。
实施例三：一种基于激光雷达的风切变识别装置，所述装置包括一个或多个处理器和存储器，所述存储器用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，使得所述处理器能够实现基于激光雷达的风切变识别方法。
一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有至少一条程序指令，至少一条程序指令用于被处理器加载并执行以实现基于激光雷达的风切变识别方法。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于激光雷达的风切变识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过雷达采集一个周期五波束的径向风速；所述一个周期五波束的径向风速包括：两个东西向的径向风速、两个南北向的径向风速和一个竖直向的径向风速；
选择两个南北向径向风速或两个东西向径向风速进行水平风速、水平风向的反演，得到真实风矢量的南北向分量Vx和真实风矢量的东西向分量Vy；
基于南北向分量Vx和东西向分量Vy，合成真实矢量风的水平风速Vh、水平风向；
通过，i=1或2；
其中，Vh为当前距离门的水平风速，为当前距离门的水平风向，当i=1时，Vh1为当前距离门上一层距离门的水平风速，/>为当前距离门上一层距离门的水平风向；当i=2时，Vh2为当前距离门下一层距离门的水平风速，/>为当前距离门下一层距离门的水平风向；计算得到风切变因子/>，/>为当前距离门与上一层距离门之间形成的风切变因子，/>为当前距离门与下一层距离门之间形成的风切变因子；
将当前距离门与上一层距离门之间形成的风切变因子和当前距离门与下一层距离门之间形成的风切变因子/>进行比较，选取最大者作为当前距离门的风切变因子P；
基于ICAO风切变标准，根据当前距离门的风切变因子P，判断当前风切变预警范围；
根据当前风切变预警范围，进行风切变预警。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的风切变识别方法，其特征在于，所述雷达通过DBS模式采集数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的风切变识别方法，其特征在于，所述选择两个南北向径向风速或两个东西向径向风速进行水平风速、水平风向的反演，包括：
将采集到的南北向径向风速进行投影，得到真实风矢量的南北向分量Vx；
将采集到的东西向径向风速进行投影，得到真实风矢量的东西向分量Vy。
4.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的风切变识别方法，其特征在于，所述基于ICAO风切变标准，根据当前距离门的风切变因子P，判断当前风切变预警范围，包括：
当风切变因子P在0-2.56以内，则表示当前为垂直轻度风切变；
当风切变因子P在2.57-4.11以内，则表示当前为垂直中度风切变；
当风切变因子P在4.12-6.17以内，则表示当前为垂直强烈风切变；
当风切变因子P在6.18以上，则表示当前为垂直严重风切变。
5.一种基于激光雷达的风切变识别装置，其特征在于，所述装置包括一个或多个处理器和存储器，所述存储器用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，使得所述处理器实现如权利要求1至4中任一项所述的方法。
6.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有至少一条程序指令，至少一条程序指令用于被处理器加载并执行以实现如权利要求1至4任一所述的方法。
CN202311738310.9A 2023-12-18 2023-12-18 一种基于激光雷达的风切变识别方法、装置、存储介质 Withdrawn CN117420568A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311738310.9A CN117420568A (zh) 2023-12-18 2023-12-18 一种基于激光雷达的风切变识别方法、装置、存储介质
CN202411477270.1A CN119439194A (zh) 2023-12-18 2024-10-22 一种基于风速过滤的高精度风切变识别算法、装置以及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311738310.9A CN117420568A (zh) 2023-12-18 2023-12-18 一种基于激光雷达的风切变识别方法、装置、存储介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117420568A true CN117420568A (zh) 2024-01-19

Family

ID=89531144

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311738310.9A Withdrawn CN117420568A (zh) 2023-12-18 2023-12-18 一种基于激光雷达的风切变识别方法、装置、存储介质
CN202411477270.1A Pending CN119439194A (zh) 2023-12-18 2024-10-22 一种基于风速过滤的高精度风切变识别算法、装置以及存储介质

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202411477270.1A Pending CN119439194A (zh) 2023-12-18 2024-10-22 一种基于风速过滤的高精度风切变识别算法、装置以及存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN117420568A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119224790A (zh) * 2024-12-05 2024-12-31 南京牧镭激光科技股份有限公司 基于激光测风雷达的ppi风切变提取方法、装置及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015033742A1 (ja) * 2013-09-06 2015-03-12 独立行政法人宇宙航空研究開発機構 航空機運航用情報生成装置、航空機運航用情報生成方法、及び航空機運航用情報生成プログラム
CN111208534A (zh) * 2020-01-20 2020-05-29 安徽四创电子股份有限公司 一种激光雷达与风廓线雷达联合探测识别风切变的方法
CN114646977A (zh) * 2022-03-17 2022-06-21 中科翼安(深圳)科技有限公司 基于测风激光雷达的风切变识别和预警方法及装置
CN115755096A (zh) * 2022-10-20 2023-03-07 中国人民解放军93213部队 一种利用激光测风雷达实现沿跑道全覆盖风廓线探测方法
CN115825991A (zh) * 2022-12-07 2023-03-21 南京牧镭激光科技股份有限公司 基于测风激光雷达的风切变识别方法及设备、储存介质

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015033742A1 (ja) * 2013-09-06 2015-03-12 独立行政法人宇宙航空研究開発機構 航空機運航用情報生成装置、航空機運航用情報生成方法、及び航空機運航用情報生成プログラム
CN111208534A (zh) * 2020-01-20 2020-05-29 安徽四创电子股份有限公司 一种激光雷达与风廓线雷达联合探测识别风切变的方法
CN114646977A (zh) * 2022-03-17 2022-06-21 中科翼安(深圳)科技有限公司 基于测风激光雷达的风切变识别和预警方法及装置
CN115755096A (zh) * 2022-10-20 2023-03-07 中国人民解放军93213部队 一种利用激光测风雷达实现沿跑道全覆盖风廓线探测方法
CN115825991A (zh) * 2022-12-07 2023-03-21 南京牧镭激光科技股份有限公司 基于测风激光雷达的风切变识别方法及设备、储存介质

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
冯力天等: "应用于民航机场风切变探测与预警的三维激光测风雷达", 《光子学报》, 22 May 2019 (2019-05-22), pages 2 - 3 *
刁伟峰;刘继桥;竹孝鹏;刘源;张鑫;陈卫标;: "全光纤相干多普勒激光雷达非线性最小二乘风速反演方法及实验研究", 中国激光, no. 09, 10 September 2015 (2015-09-10) *
张涛;黎倩;郑佳锋;张文玲;范琪;张杰;: "激光测风雷达研究微下击暴流引发的低空风切变", 激光技术, no. 05, 10 September 2020 (2020-09-10) *
陈星;李贞;庄子波;熊兴隆;: "测风激光雷达修正F因子的小尺度风切变检测算法", 光学精密工程, no. 04, 15 April 2018 (2018-04-15) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119224790A (zh) * 2024-12-05 2024-12-31 南京牧镭激光科技股份有限公司 基于激光测风雷达的ppi风切变提取方法、装置及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN119439194A (zh) 2025-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5523759A (en) In flight doppler weather radar wind shear detection system
CN112648150B (zh) 一种基于77GHz毫米波雷达的风力发电机机组叶片净空值的检测方法
Wolfson et al. Automated microburst wind-shear prediction
US10605912B1 (en) Storm top adaptive beam scan
CN117420568A (zh) 一种基于激光雷达的风切变识别方法、装置、存储介质
Yost et al. A prototype method for diagnosing high ice water content probability using satellite imager data
US20220326373A1 (en) Aerial analysis of ground surface using distance sensor of unmanned aerial vehicle
CN112526548B (zh) 一种基于测风激光雷达的降雨识别方法及装置
CN115310025B (zh) 一种基于融合模型的飞机安全着陆方法和装置
Deng et al. Obstacle detection of unmanned surface vehicle based on lidar point cloud data
CN119001659B (zh) 一种无人机惯性导航系统的多雷达全向探测方法
Valseca et al. Real-time lidar-based semantic classification for powerline inspection
CN116224370B (zh) 基于扫描型多普勒激光雷达的低空风切变短时预警方法
CN117148853A (zh) 一种基于5g技术和深度学习的无人机环境自适应避障方法及系统
Dudek et al. Cloud Detection System for UAV Sense and Avoid: Cloud Distance Estimation using Triangulation
CN116503765A (zh) 基于机器视觉的工程尺度波浪识别方法
CN116203528A (zh) 一种基于无人艇的激光雷达水面杂波处理方法和装置
Zrnic et al. Pulsed Doppler radar detects weather hazards to aviation
CN115267827A (zh) 一种基于高度密度筛选的激光雷达港区障碍物感知方法
Al-Momar et al. Examining in-cloud convective turbulence in relation to total lightning and the 3D wind field of severe thunderstorms
Dogan Guidance strategies for microburst escape
CN114137540A (zh) 机载有源相控阵气象雷达空域扩展探测显示方法
He et al. Thunderstorm identification method research for airborne weather radar
CN112985753A (zh) 一种用于风洞试验的冰形参数化方法
Rangkuti et al. Development of vehicle detection and counting systems with uav cameras: Deep learning and darknet algorithms

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20240119