Journal of Infrared and Millimeter Waves, Volume. 40, Issue 4, 516(2021)
Observation and data processing of offshore wind field based on UAV-borne Doppler lidar
Figures & Tables(23)
Fig. 1. Schematic and structure diagram of the airborne coherent Doppler lidar system
Fig. 4. Attitude information of the airborne coherent Doppler lidar
Fig. 5. Correction of airborne coherent Doppler lidar radial pointing angle
Fig. 6. Flow diagram of airborne coherent Doppler lidar radial velocity correction
Fig. 16. Comparison of 10-minutes average wind profile between GCDL and ACDL
Fig. 17. Comparison of wind speed and wind direction between GCDL and ACDL
Fig. 18. Marine atmospheric boundary layer and wind profile obtained by ACDL
Table 1. Specifications of the airborne coherent Doppler lidar
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指标 具体参数 激光波长 1.5 µm 脉冲能量 100 µJ 脉冲宽度 200 ns 脉冲重复频率 10 kHz 径向距离分辨率 30 m 测量高度范围 30~3000 m 风速测量范围 ± 60 m/s 功耗 90 W 重量 23.2 kg 尺寸 460 mm × 370 mm × 270 mm 人眼安全标准 EN60825-1：2007
Table 2. Attitude and motion parameters of the airborne coherent Doppler lidar
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a. 翻滚角 α （IRS） b. 俯仰角 β （IRS） c. 航向角γ （IRS） d. 纬度 （GPS） e. 经度 （GPS） f. 海拔高度 （GPS） g. 前向速度 （IRS） h. 横向速度 （IRS） i. 垂向速度 （IRS）
Table 3. Specifications of the Z-5 unmanned helicopter
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指标 具体参数 最大飞行高度 ≥3500 m 巡航半径 ≥100 km 抗风能力 6级 续航能力 4 h 载荷能力 50 kg 数据传输能力 实时数据传输速率4 Mbps
Table 4. Specifications of the ground-based coherent Doppler lidar
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指标 具体参数 激光波长 1.5 µm 脉冲能量 160 µJ 脉冲宽度 100/200 ns可调 脉冲重复频率 10 kHz 径向距离分辨率 15/30 m可调 测量范围 100~3000 m 数据刷新率 1~10 Hz 风速测量范围 ± 37.5 m/s 风速测量精度 0.1 m/s
Table 5. Typical offshore wind data observed by ACDL
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时间 航线 飞行高度 最大风速 高风速带位置 观测到的典型现象 2016年11月20日 沿岸航线 1 200 m 9.8 m/s 海拔100~400 m 近海面区域高风速带 2016年12月17日 海岛航线 1 200 m 8.3 m/s 海拔700~1 100 m 海岛地形引起的高空风速变化 2016年12月18日 近海航线 1 200 m 9.9 m/s 海拔70~1 000 m 海上大气风场的水平稳定结构 2016年12月19日 近海航线 1 200 m 11.8 m/s 海拔400~1 100 m 海上大气风场的垂直稳定结构
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Qi-Chao WANG, Song-Hua WU, Hong-Wei ZHANG, Bing-Yi LIU, Kai-Lin ZHANG. Observation and data processing of offshore wind field based on UAV-borne Doppler lidar[J]. Journal of Infrared and Millimeter Waves, 2021, 40(4): 516
Paper Information
Category: Research Articles
Received: Sep. 21, 2020
Accepted: --
Published Online: Sep. 9, 2021
The Author Email: Song-Hua WU (wush@ouc.edu.cn)
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