【技术实现步骤摘要】
本申请涉及数据处理，特别是涉及一种基于激光雷达的飞机起降通道风场测量方法、系统和装置。
技术介绍
1、飞机起降通道中风场对于飞行安全至关重要，由于海上平台运动等原因，飞机起降通道中风场复杂、变化剧烈，其中测风、下沉风等严重影响飞机飞行，这对于相对位姿精度要求较高的飞机起降过程影响巨大，严重影响飞机起降安全。因此，需要准确、高效的测量飞机起降通道中的风场三维信息，为飞机起降提供参考信息，保障飞机安全起降。
2、已有飞机飞行相关的风场测量应用主要有机场气象用风场测量、飞机尾流测量等，机场气象用风场测量关注的是大尺寸区域的整体稳态风场信息，为飞行计划制定提供参考；飞机尾流测量聚焦飞机尾流对后续架次飞机飞行的影响，多采用雷达布设在跑道侧方，采用垂直扫描的方式完成飞机尾部双漩涡流场参数的测量，测量效率低，且一次扫描仅能获得一个切面上的测量数据。授权公告号为cn109703770b的中国专利提出的基于测风激光雷达和cfd数据库的舰载机助降方法中，测风激光雷达采用恒定天顶角扫描方式获得实测数据，实测效率不高，另外，该方法基于实测数据从cfd数据库中检索最佳数据，并依据实测数据与cfd数据比对结果，调整cfd模型中的计算域、网格质量、边界条件和湍流模型等，存在调整难度大以及调整效率低的问题，且无法保证调整后模型的精度，难以实现高效、高精度的飞机降落通道风场测量。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于激光雷达的飞机起降通道风场测量方法、系统和装置。
3、建立海上平台飞机起降通道的cfd流场模型库；所述cfd流场模型库包括多个cfd流场模型；所述cfd流场模型是通过cfd计算软件对预设工况条件下海上平台稳态尾流流场模型模拟得到的；
4、获取测风激光雷达测量得到的飞机起降通道中沿激光束方向的径向风速，从所述cfd流场模型库中选取与所述径向风速偏离误差最小的cfd流场模型，得到最佳cfd流场模型；所述测风激光雷达固定对准所述飞机起降通道；
5、获取所述最佳cfd流场模型经pod分解后的各阶基向量以及对应的系数，根据所述径向风速与最佳cfd流场模型之间的误差建立最小二乘优化问题，求解所述最小二乘优化问题得到使误差最小化的重构系数，根据所述重构系数和所述各阶基向量对所述最佳cfd流场模型进行pod重构，得到重构稳态尾流分量；
6、根据所述重构稳态尾流分量对预先构建的海上平台尾流模型进行修正得到修正后的海上平台尾流模型；
7、利用所述修正后的海上平台尾流模型检索飞机起降通道中的风场三维信息，以辅助飞机起降。
8、在其中一个实施例中，还包括：所述海上平台尾流模型为：
9、，
10、，
11、，
12、，
13、其中，为自由大气紊流，为稳态尾流，为周期性分量，为随机尾流分量。
14、在其中一个实施例中，还包括：根据所述最佳cfd流场模型经pod分解后的各阶基向量以及对应的系数，建立以最小化所述最佳cfd流场模型和所述径向风速的误差为目标的最小二乘优化问题；求解所述最小二乘优化问题，得到各阶基向量对应的重构系数。
15、在其中一个实施例中，还包括：通过测风激光雷达发射激光照射所述海上平台飞机起降通道，获取飞机起降通道中气溶胶粒子的后向散射信号，对所述后向散射信号进行多普勒频谱分析，得到沿激光束方向的径向风速。
16、在其中一个实施例中，还包括：采用基于lbm-les的海上平台尾流流场数值模拟方法对预设工况条件下海上平台稳态尾流流场模型模拟，得到cfd流场模型。
17、一种基于激光雷达的飞机起降通道风场测量系统，包括终端设备，终端设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
18、建立海上平台飞机起降通道的cfd流场模型库；所述cfd流场模型库包括多个cfd流场模型；所述cfd流场模型是通过cfd计算软件对预设工况条件下海上平台稳态尾流流场模型模拟得到的；
19、获取测风激光雷达测量得到的飞机起降通道中沿激光束方向的径向风速，从所述cfd流场模型库中选取与所述径向风速偏离误差最小的cfd流场模型，得到最佳cfd流场模型；所述测风激光雷达固定对准所述飞机起降通道。
20、获取所述最佳cfd流场模型经pod分解后的各阶基向量以及对应的系数，根据所述径向风速与最佳cfd流场模型之间的误差建立最小二乘优化问题，求解所述最小二乘优化问题得到使误差最小化的重构系数，根据所述重构系数和所述各阶基向量对所述最佳cfd流场模型进行pod重构，得到重构稳态尾流分量；
21、根据所述重构稳态尾流分量对预先构建的海上平台尾流模型进行修正得到修正后的海上平台尾流模型；
22、利用所述修正后的海上平台尾流模型检索飞机起降通道中的风场三维信息，以辅助飞机起降。
23、在其中一个实施例中，还包括：测风激光雷达，所述测风激光雷达与所述终端设备连接，所述测风激光雷达用于测量飞机起降通道中沿激光束方向的径向风速。
24、在其中一个实施例中，还包括：根据当前待测飞机起降通道的空间位置，调整所述转台的角度，以使所述测风激光雷达固定对准所述待测飞机起降通道。
25、在其中一个实施例中，还包括：所述测风激光雷达包括光电一体化模块、镜头组件及数字信号采集与处理模块；所述光电一体化模块分别与镜头组件及数字信号采集与处理模块连接；所述光电一体化模块包括激光种子源、第一光分路器、aom、edfa、环形器、第二光分路器和平衡探测器，所述第二光分路器分别与所述第一光分路器、所述平衡探测器和所述环形器连接；所述激光种子源产生的激光经所述第一光分路器分光为一路发射光和一路参考光，所述发射光经aom、edfa和环形器后通过所述镜头组件发出，以照射光路上的气溶胶粒子；所述镜头组件接收气溶胶粒子后向散射激光信号，所述后向散射激光信号经平衡探测器处理后与所述参考光一并送入数字信号采集与处理模块；所述数字信号采集与处理模块包括a/d采样模块和fpga+arm处理模块，用于对接受的激光信号进行多普勒频移分析，实现沿激光束方向上径向风速的测量，并将径向风速传输至终端设备。
26、一种基于激光雷达的飞机起降通道风场测量装置，所述装置包括：
27、流场模型库构建模块，用于建立海上平台飞机起降通道的cfd流场模型库；所述cfd流场模型库包括多个cfd流场模型；所述cfd流场模型是通过cfd计算软件对预设工况条件下海上平台稳态尾流流场模型模拟得到的；
28、最佳流场模型获取模块，用于获取测风激光雷达测量得到的飞机起降通道中沿激光束方向的径向风速，从所述cfd流场模型库中选取与所述径向风速偏离误差最小的cfd流场模型，得到最佳cfd流场模型；
29、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于激光雷达的飞机起降通道风场测量方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述海上平台尾流模型为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述径向风速与最佳CFD流场模型之间的误差建立最小二乘优化问题，求解所述最小二乘优化问题得到使误差最小化的重构系数，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过测风激光雷达测量得到飞机起降通道中沿激光束方向的径向风速的步骤，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
6.一种基于激光雷达的飞机起降通道风场测量系统，其特征在于，所述系统包括终端设备，所述终端设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括安装在转台上的测风激光雷达，所述测风激光雷达与所述终端设备连接，所述测风激光雷达用于测量飞机起降通道中沿激光束方向的径向风速。
8.根据权利要
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述测风激光雷达包括光电一体化模块、镜头组件及数字信号采集与处理模块；所述光电一体化模块分别与镜头组件及数字信号采集与处理模块连接；
10.一种基于激光雷达的飞机起降通道风场测量装置，其特征在于，所述装置包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达的飞机起降通道风场测量方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述海上平台尾流模型为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述径向风速与最佳cfd流场模型之间的误差建立最小二乘优化问题，求解所述最小二乘优化问题得到使误差最小化的重构系数，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过测风激光雷达测量得到飞机起降通道中沿激光束方向的径向风速的步骤，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
6.一种基于激光雷达的飞机起降通道风场测量系统，其特征在于，所述系统包括终端设备，所述终端设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓亮，陈霖，毕道明，刘骏，曹丁象，盛一成，于起峰，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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