一种激光雷达测风校标方法

1.本发明涉及激光雷达测风技术领域，具体涉及一种激光雷达测风校标方法。


背景技术：

2.现有激光雷达测风校标多在野外的测风试验场进行，采用激光测风雷达的测风数据与测风塔相同高度上安装的测风传感器测风数据进行比对测试，该方式受天气和自然条件影响较多：第一方面，存在来风方向遮挡问题，当自然风的风向处于测试塔、测风传感器连线的上风向的一定扇区范围时，自然风先经过测风塔再经过测风传感器，此时测风塔上测风传感器测量的风数据是受到干扰的，无法作为比对基准，降低采集数据有效性；第二方面，自然风的风速大小、风向也受季节影响，存在不可控性，不同季节进行野外测试校标，可能存在长时间无大风的天气，或者测试期间长时间存在遮挡来风方向的天气条件，会造成实际对比测试时间的延长，测试时效性不可控；第三方面，测风塔试验场地多在陆地环境建立，塔高多为数十米到数百米高度，该高度的陆地自然风风速上限很少有超过20m/s的风速，而激光测风雷达的测风风速上限一般远大于该风速，根据激光测风雷达的国际标准《iec 61400-12-1 wind energy generation systems
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part 12-1: power performance measurements of electricity producing wind turbines》annex l和国内标准《gb/t 18451.2-2021风力发电机组 功率特性测试》附录l，一般风速上限仅测试到16m/s，而激光测风雷达的测风风速上限一般可到40m/s-80m/s甚至更高，自然风风速很难比对到激光测风雷达的最大风速上限，这就会导致激光测风雷达的测风上限很难在自然条件下进行校标。
3.本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本技术背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。


技术实现要素：

4.针对现有存在的技术问题，本技术的目的在于提供一种激光雷达测风校标方法，采用测风校标装置可在风洞内进行激光雷达的测风校标，使校标测试过程可控进行，极大程度上减少自然天气条件对校标结果的影响，实现校标时风速及测量高度可控。
5.为实现上述发明的目的，本发明采用下述技术方案予以实现：一种激光雷达测风校标方法，其采用测风校标装置实现，所述测风校标装置包括：镜架，其位于所述激光雷达顶部的镜面上，且沿其圆周一方向依次均布第一组镜组件、第三组镜组件、第二组镜组件和第四组镜组件，每组镜组件均包括扩束镜和缩束镜，四组镜组件中扩束镜均布在圆周方向、四组镜组件中缩束镜也均布在圆周方向、且各组镜组件中扩束镜和缩束镜间隔分布；风洞，其在信号进出所述风洞的侧壁上设置间隔分布的第一镜组合件和第二镜组合件，所述第一镜组合件和第二镜组合件两者所在直线沿风洞气流方向，所述第一镜组合件与第一组镜组件对应，所述第二镜组合件与第二组镜组件对应；
空箱，其内部空气静止，且在信号进出所述空箱的侧壁上设置间隔分布的第三镜组合件和第四镜组合件，第三镜组合件与第三组镜组件对应，第四镜组合件与第四组镜组件对应，其中每个镜组合件均包括扩束镜和缩束镜；所述测风校标方法用于在测风校标时，执行以下步骤：s1：控制开启风洞，并设定风洞设定风速vt；s2：控制开启所述激光雷达，使所述激光雷达轮流朝向第一组镜组件、第三组镜组件、第二组镜组件和第四组镜组件发射四束激光，以使得激光雷达发射的激光经对应组镜组件中缩束镜进入光纤发射段，并经由光纤发射段传输至对应镜组合件中扩束镜扩束后进入所述风洞或空箱中空气中，经空气反射后信号经所述对应镜组合件中缩束镜缩束后传输至光纤回传段，并经由光纤回传段传输至所述对应组镜组件中扩束镜扩束后由所述激光雷达接收；s3：根据公式（1），获取所述激光雷达的测风高度h：h=n*n+h/2
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（1）；其中，n为光纤的折射率，n为光纤发射段或光纤回传段的长度且单位为米，h为风洞激光传感部分的高度；s4：获取所述激光雷达实际测量的风速v'；s5：根据公式（2），修正风速v'，获取修正后风速v：v=v'*l'/l，l=2*h*tanθ
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（2）；其中，l'为所述第一镜组合件和第二镜组合件之间的预设距离，θ为激光束发射半锥角；s6：比较修正后风速v和风洞设定风速vt，校标所述激光雷达；s7：改变风洞设定风速vt，并返回s3。
6.在本技术的一些实施例中，所述镜架包括：座体，其位于所述激光雷达的镜面上；四个内贯通部，其沿圆周内圈均布在所述座体上，且各内贯通部在所述座体上沿圆周内圈轴向贯通；四个外贯通部，其沿圆周外圈均布在所述座体上，且各外贯通部在所述座体上沿圆周外圈轴向贯通，所述第一组镜组件中扩束镜、第三组镜组件中扩束镜、第二组镜组件中扩束镜和第四组镜组件中扩束镜沿圆周外圈同一方向依次转动设置在四个外贯通部处，所述第一组镜组件中缩束镜、第三组镜组件中缩束镜、第二组镜组件中缩束镜和第四组镜组件中缩束镜沿圆周内圈同一方向依次转动设置在四个内贯通部处；或者，所述第一组镜组件中缩束镜、第三组镜组件中缩束镜、第二组镜组件中缩束镜和第四组镜组件中缩束镜沿圆周外圈同一方向依次转动设置在四个外贯通部处，所述第一组镜组件中扩束镜、第三组镜组件中扩束镜、第二组镜组件中扩束镜和第四组镜组件中扩束镜沿圆周内圈同一方向依次转动设置在四个内贯通部处；所述缩束镜沿光信号传输方向包括透镜组和光纤耦合器，所述缩束镜的透镜组接收光信号并经过其光纤耦合器后缩小光束直径；所述扩束镜沿光信号传输方向包括光纤耦合器和透镜组，所述扩束镜的光纤耦合器接收光信号并经过其透镜组后扩大光束直径；
各组镜组件中扩束镜和缩束镜的光纤耦合器均从对应贯通部顶部露出；各组镜组件中扩束镜和缩束镜的透镜组均从对应贯通部底部露出，并朝向所述激光雷达的镜面。
7.在本技术的一些实施例中，所述外贯通部和内贯通部的内侧壁均设置有接收部；各组镜组件还包括：本体部，其顶部插拔连接对应组镜组件中扩束镜或缩束镜的光纤连接部，底部连接对应组镜组件中扩束镜或缩束镜的透镜组；卡接部，其转动设置在所述本体部上且与所述接收部卡接连接，用于将对应组镜组件中扩束镜或缩束镜安装至所述外贯通部或内贯通部内。
8.在本技术的一些实施例中，所述接收部包括相对设置的第一接收槽和第二接收槽；所述卡接部包括相对转动设置在所述本体部两侧的第一卡接部和第二卡接部；所述第一卡接部和所述第一接收槽的形状适配，所述第二卡接部和第二接收槽的形状适配。
9.在本技术的一些实施例中，各组镜组件还包括：转轴，其穿设在所述本体部上，且两端伸出所述本体部，所述第一卡接部转动穿设在所述转轴的一端，所述第二卡接部转动穿设在所述转轴的另一端。
10.在本技术的一些实施例中，所述镜架包括：支撑部，其安装于所述座体底部，用于将所述座体支撑于所述激光雷达的镜面上。
11.在本技术的一些实施例中，所述支撑部包括：支撑本体，其安装于所述座体底部，且具有开口朝向所述激光雷达的镜面的容纳部；活塞式吸盘，其具有活塞柱和连接于所述活塞柱底部的吸盘，所述活塞柱伸入所述容纳部内且能够在所述容纳部内移动，所述吸盘吸在所述镜面上。
12.在本技术的一些实施例中，所述容纳部内侧壁上形成内螺纹；所述活塞柱的外侧壁上形成外螺纹，所述内螺纹和所述外螺纹配合，以使所述活塞柱在所述容纳部内移动。
13.本技术还涉及一种激光雷达测风校标方法，其采用测风校标装置实现，所述测风校标装置包括：镜架，其位于所述激光雷达顶部的镜面上，且沿其圆周一方向依次均布第一组镜组件、第三组镜组件、第二组镜组件和第四组镜组件，每组镜组件均包括扩束镜和缩束镜，四组镜组件中扩束镜均布在圆周方向、四组镜组件中缩束镜也均布在圆周方向、且各组镜组件中扩束镜和缩束镜间隔分布；风洞，其在信号进出所述风洞的侧壁上设置转盘，所述转盘上沿其圆周一方向依次均布与所述第一组镜组件对应的第一镜组合件、与所述第三组镜组件对应的第三镜组合件、与所述第二组镜组件对应的第二镜组合件和与所述第四组镜组件对应的第四镜组合件，其中每个镜组合件均包括扩束镜和缩束镜；所述测风校标方法用于在测风校标时，执行以下步骤：s1：控制开启风洞，并设定风洞设定风速vt；s2：控制所述转盘转动，使所述第一镜组合件和第二镜组合件两者所在直线沿风
洞气流方向，或者使所述第三镜组合件和第四镜组合件两者所在直线沿风洞气流方向；s3：控制开启所述激光雷达，使所述激光雷达轮流朝向第一组镜组件、第三组镜组件、第二组镜组件和第四组镜组件发射四束激光束，以使得激光雷达发射的激光束经对应组镜组件中缩束镜进入光纤发射段，并经由光纤发射段传输至对应镜组合件中扩束镜扩束后进入所述风洞内空气中，经空气反射后信号经所述对应镜组合件中缩束镜缩束后传输至光纤回传段，并经由光纤回传段传输至所述对应组镜组件中扩束镜扩束后由所述激光雷达接收；s4：根据公式（1），获取所述激光雷达的测风高度h：h=n*n+h/2
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（1）；其中，n为光纤的折射率，n为光纤发射段或光纤回传段的长度且单位为米，h为风洞激光传感部分的高度；s5：获取所述激光雷达实际测量的风速v'；s6：根据公式（2），修正风速v'，获取修正后风速v：v=v'*l'/l，l=2*h*tanθ
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（2）；其中，l'为所述第一镜组合件和第二镜组合件之间的预设距离或所述第三镜组合件和第四镜组合件之间的预设距离，θ为激光束发射半锥角；s7：比较修正后风速v和风洞设定风速vt，校标所述激光雷达；s8：改变风洞设定风速vt，并返回s4。
14.本技术还涉及一种激光雷达测风校标方法，其采用测风校标装置实现，所述测风校标装置包括：镜架，其位于所述激光雷达顶部的镜面上，且沿其圆周一方向依次均布第一组镜组件、第三组镜组件、第二组镜组件和第四组镜组件，每组镜组件均包括扩束镜和缩束镜，四组镜组件中扩束镜均布在圆周方向、四组镜组件中缩束镜也均布在圆周方向、且各组镜组件中扩束镜和缩束镜间隔分布；风洞，其在信号进出所述风洞的侧壁上设置转盘，所述转盘上沿其圆周一方向依次均布与所述第一组镜组件对应的第一镜组合件、与所述第三组镜组件对应的第三镜组合件、与所述第二组镜组件对应的第二镜组合件和与所述第四组镜组件对应的第四镜组合件，其中每个镜组合件均包括扩束镜和缩束镜；所述测风校标方法用于在测风校标时，执行以下步骤：s1：控制开启风洞，并设定风洞设定风速vt；s2：控制所述转盘转动，使所述第一镜组合件和第二镜组合件两者所在直线与风洞气流方向成一定夹角α，且使所述第三镜组合件和第四镜组合件两者所在与沿风洞气流方向成夹角90
°‑
α；s3：控制开启所述激光雷达，使所述激光雷达轮流朝向第一组镜组件、第三组镜组件、第二组镜组件和第四组镜组件发射四束激光束，以使得激光雷达发射的激光束经对应组镜组件中缩束镜进入光纤发射段，并经由光纤发射段传输至对应镜组合件中扩束镜扩束后进入所述风洞内空气中，经空气反射后信号经所述对应镜组合件中缩束镜缩束后传输至光纤回传段，并经由光纤回传段传输至所述对应组镜组件中扩束镜扩束后由所述激光雷达接收；
s4：根据公式（1），获取所述激光雷达的测风高度h：h=n*n+h/2
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（1）；其中，n为光纤的折射率，n为光纤发射段或光纤回传段的长度且单位为米，h为风洞激光传感部分的高度；s5：获取所述激光雷达实际测量的风速v'；s6：根据公式（2），修正风速v'，获取修正后风速v：v=v'*l'/l，l=2*h*tanθ
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（2）；其中，l'为所述第一镜组合件和第二镜组合件之间的预设距离或所述第三镜组合件和第四镜组合件之间的预设距离，θ为激光束发射半锥角；s7：比较修正后风速v和风洞设定风速vt，校标所述激光雷达；s8：改变风洞设定风速vt，并返回s4。
15.本技术涉及的激光雷达测风校标方法，具有如下优点和有益效果：（1）采用测风校标装置在风洞内进行激光雷达的测风校标，使校标测试过程可控进行，极大程度上减少自然天气条件对校标结果的影响，减少校标时长，提高校标时效性；（2）该测风校标装置采用分段光纤传输激光信号的方式，模拟激光束在大气中的传输路径，将信号传感器区域设置于风洞环境中，通过控制光纤单程（即，光纤发射段或光纤回传段）的长度，模拟激光束在大气中不同高度的传感过程，实现风速测量高度可控；（3）在风洞环境下进行，通过改变风洞内风速，能够满足激光测风雷达的测风风速范围，实现风速可；（4）测风校标方法对激光雷达实测风速进行修正，提高测量准确性。
16.结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明提出的激光雷达测风校标用测风校标装置第一实施例的结构框图；图2为本发明提出的激光雷达测风校标用测风校标装置第一实施例中镜架第一角度下的结构图；图3为本发明提出的激光雷达测风校标用测风校标装置第一实施例中缩束镜的结构框图；图4为本发明提出的激光雷达测风校标用测风校标装置第一实施例中扩束镜的结构框图；图5为本发明提出的激光雷达测风校标用测风校标装置第一实施例中第一镜组合件中的结构框图；图6为本发明提出的激光雷达测风校标用测风校标装置第一实施例中镜架第二角度下的结构图；图7为本发明提出的激光雷达测风校标用测风校标装置第一实施例中镜架的第一
组镜组件的结构图；图8为本发明提出的激光雷达测风校标用第一实施例中激光雷达发射激光束的示意图；图9为本发明提出的激光雷达测风校标用第一实施例中调整第一组镜组件的示意图；图10为本发明提出的激光雷达测风校标用第一实施例中的流程图；图11为本发明提出的激光雷达测风校标用测风校标装置第二实施例的结构框图；图12为本发明提出的激光雷达测风校标用测风校标装置第三实施例的结构框图；附图标记：10、激光雷达；20、镜架；21、座体；211、第一接收槽；212、第二接收槽；30、第一组镜组件；31、第一缩束镜；311、第一透镜组；312、第一光纤耦合器；313、本体部；314、第一卡接部；315、第二卡接部；316、转轴；32、第一扩束镜；321、第二透镜组；322、第二光纤耦合器；323、第一衰减片；301、第三组镜组件；3011、第三缩束镜；3012、第三扩束镜；302、第二组镜组件；3021、第二缩束镜；3022、第二扩束镜；303、第四组镜组件；3031、第四缩束镜；3032、第四扩束镜；40、第一镜组合件；41、第五扩束镜；411、第五光纤耦合器；412、第五透镜组；413、第五衰减片；42、第五缩束镜；421、第六透镜组；422、第六光纤耦合器；401、第二镜组合件；50、第三镜组合件；501、第四镜组合件；60、光纤；61、光纤发射段、62、光纤回传段；70、风洞；80、空箱；801、转盘；90、支撑部；91、支撑本体；92、活塞式吸盘。
具体实施方式
19.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
20.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
22.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
23.为了实现激光雷达测风校标的可控性，本技术涉及一种激光雷达测风校标方法，采用分段光纤传输激光信号的方式，模拟激光在大气中的传输路径，将信号传感区域设置在风洞环境中，通过控制传输光纤的长度，模拟激光在大气中不同高度的传感过程，实现测风高度可控；且风洞环境下风洞速度可自由设定，实现测风风速可控；基于风洞测风校标，相比自然条件，极大降低对校标结果的影响。
24.本技术测风原理采用非多普勒原理，测量风洞环境下传感区域的大气气溶胶剖面激光回波强度，测量气溶胶在特定距离范围的运动时间实现风速测量。
25.激光雷达的测风原理是激光雷达沿圆周方向轮流发射四束激光束测量大气气溶胶，激光雷达内部的光电传感器测量经过大气回波产生的反射信号，从而测量大气气溶胶剖面的激光回波强度，通过对四束激光束的回波传感信号的分析处理，实现空间一定高度的分层风的风速测量。
26.本技术中的基本测风原理参见专利us8701482b2中的测风原理，在此不做赘述，本技术主要关心如何利用测风校标装置采用如上测风原理实现激光雷达测风校标。
27.参见图1，其示出激光雷达10测风校标方法所使用的测风校标装置的结构框图。
28.在本技术的一些实施例中，测风校标装置包括镜架20和风洞70。
29.激光雷达10顶部具有镜面，激光雷达10发射的激光束通过镜面发射出，且经过镜面接收经过空气反射至镜面的光线，反射的信号由激光雷达10内部的光电传感器测量到。
30.镜架20位于激光雷达10的镜面上，且沿其圆周一方向依次均布第一组镜组件30、第三组镜组件301、第二组镜组件302和第四组镜组件303。
31.例如，第一组镜组件30、第三组镜组件301、第二组镜组件302和第四组镜组件303依次沿圆周顺时针（或逆时针）方向均布在圆周上。
32.即，基于布置圆心，第一组镜组件30和第二组镜组件302位于圆心两侧且正对，第三组镜组件301和第四组镜组件303位于圆心两侧且正对，且第一组镜组件30位于圆周0
°
位置时，第三组镜组件301位于圆周90
°
位置，第二组镜组件302位于圆周180
°
位置，第四组镜组件303位于圆周270
°
位置。
33.可以认为第一组镜组件30和第二组镜组件302所在直线方向为ac方向（记为x轴方向），第三组镜组件301和第四组镜组件303所在直线方向为bd方向（记为y轴方向）。
34.每组镜组件均包括扩束镜和缩束镜，扩束镜用于扩大激光束的直径，缩束镜用于缩小激光束的直径。
35.四组镜组件中扩束镜均布在圆周方向，四组镜组件中缩束镜也均布在圆周方向，且各组镜组件中扩束镜和缩束镜间隔分布。
36.例如，四组镜组件中扩束镜可以均布在外圆周方向上，四组镜组件中缩束镜可以均布在内圆周方向上，或者四组镜组件中缩束镜可以均布在外圆周方向上，四组镜组件中扩束镜可以均布在内圆周方向上。
37.在本技术的一些实施例中，四组镜组件中扩束镜可以均布在外圆周方向上，四组
镜组件中缩束镜可以均布在内圆周方向上。
38.在本技术的一些实施例中，参见图2，为了方便布置多组镜组件，该镜架20包括座体21、四个内贯通部和四个外贯通部。
39.座体21作为镜架20的支撑座，其位于激光雷达10的镜面上。
40.四个内贯通部沿圆周内圈均布在座体21上且四个外贯通部沿圆周外圈均布在座体21上。
41.四个内贯通部中每个内贯通部均沿圆周内圈轴向贯通，四个外贯通部中每个外贯通部均沿圆周外圈轴向贯通。
42.四组镜组件中缩束镜可以均布在外圆周方向上，且四组镜组件中扩束镜可以均布在内圆周方向上时，四组镜组件中缩束镜分别位于四个外贯通部处，四组镜组件中扩束镜分别位于四个内贯通部处。
43.即，第一组镜组件30中第一缩束镜31、第三组镜组件301中第三缩束镜3011、第二组镜组件302中第二缩束镜3021和第四组镜组件303中第四缩束镜3031沿圆周外圈同一方向依次转动设置在四个外贯通部处。
44.例如，沿圆周外圈顺时针方向，第一组镜组件30中第一缩束镜31设置在0
°
位置处，第三组镜组件301中第三缩束镜3011设置在90
°
位置处，第二组镜组件302中第二缩束镜3021设置在180
°
位置处，第四组镜组件303中第四缩束镜3031设置在270
°
位置处。
45.第一组镜组件30中第一扩束镜32、第三组镜组件301中第三扩束镜3012、第二组镜组件302中第二扩束镜3022和第四组镜组件303中第四扩束镜3032沿圆周内圈同一方向依次转动设置在四个内贯通部处。
46.例如，沿圆周内圈顺时针方向，第一组镜组件30中第一扩束镜32设置在0
°
位置处，第三组镜组件301中第三扩束镜3012设置在90
°
位置处，第二组镜组件302中第二扩束镜3022设置在180
°
位置处，第四组镜组件303中第四扩束镜3032设置在270
°
位置处。
47.在本技术的一些实施例中，参见图2，在四组镜组件中扩束镜可以均布在外圆周方向上，且四组镜组件中缩束镜可以均布在内圆周方向上时，四组镜组件中扩束镜2分别位于四个外贯通部处，四组镜组件中缩束镜分别位于四个内贯通部处。
48.即，参见图2，第一组镜组件30中第一扩束镜32、第三组镜组件301中第三扩束镜3012、第二组镜组件302中第二扩束镜3022和第四组镜组件303中第四扩束镜3032沿圆周外圈同一方向依次转动设置在四个外贯通部处。
49.例如，沿圆周外圈顺时针方向，第一组镜组件30中第一扩束镜32设置在0
°
位置处，第三组镜组件301中第三扩束镜3012设置在90
°
位置处，第二组镜组件302中第二扩束镜3022设置在180
°
位置处，第四组镜组件303中第四扩束镜3032设置在270
°
位置处。
50.参见图2，第一组镜组件30中第一缩束镜31、第三组镜组件301中第三缩束镜3011、第二组镜组件302中第二缩束镜3021和第四组镜组件303中第四缩束镜3031沿圆周内圈同一方向依次转动设置在四个内贯通部处。
51.例如，沿圆周内圈顺时针方向，第一组镜组件30中第一缩束镜31设置在0
°
位置处，第三组镜组件301中第三缩束镜3011设置在90
°
位置处，第二组镜组件302中第二缩束镜3021设置在180
°
位置处，第四组镜组件303中第四缩束镜3031设置在270
°
位置处。
52.在本技术的一些实施例中，参见图3，第一缩束镜31沿光信号传输方向包括第一透
镜组311和第一光纤耦合器312，第一缩束镜31的第一透镜组311接收光信号并经过其第一光纤耦合器312后缩小光束直径。
53.参见图4，第一扩束镜32沿光信号传输方向包括第二光纤耦合器322和第二透镜组321，第一扩束镜32的第二光纤耦合器322接收光信号并经过其第二透镜组321后扩大光束直径。
54.其中，第二光纤耦合器322作为激光在第二透镜组321和光纤60的光纤发射段61之间传输的接口，第一光纤耦合器312作为激光在第一透镜组311和光纤60的光纤回传段62之间传输的接口。
55.为了方便安装各组镜组件，参见图2、图6和图7，将第一光纤耦合器312从对应贯通部（在本技术中，参见图2，第一缩束镜31对应内贯通部，第一扩束镜32对应外贯通部）顶部露出，将第一透镜组311从对应贯通部（在本技术中，参见图2，第一缩束镜31对应内贯通部，第一扩束镜32对应外贯通部）底部露出，以方便在激光雷达10发射激光束时，通过镜面发射至第一缩束镜31中第一透镜组311并经过其第一光纤耦合器312传输至光纤发射段61，且在信号回波时经由光纤发射段61通过第一扩束镜32中第二光纤耦合器322及其第二透镜组321返回至镜面。
56.在本技术的一些实施例中，参见图7，可以将第一光纤耦合器312插拔设置在各组镜组件的顶端，且第一透镜组311能够分离设置在各组镜组件的底部，如此，方便整体结构的组装。
57.可根据激光发射和接收光束直径的需求选择合适的第一透镜组311的透镜直径。
58.激光雷达10实际发射的激光束是倾斜的，以半锥角θ倾斜向天空射出，而不是垂直发射，参见图8。
59.因此，在激光雷达10轮流向第一组镜组件30中第一缩束镜31、第三组镜组件301中第三缩束镜3011、第二组镜组件302中第二缩束镜3021和第四组镜组件303中第四缩束镜3031发射激光束时，第一缩束镜31/第三缩束镜3011/第二缩束镜3021/第四缩束镜3031的中轴线与激光束非同轴。
60.为了确保所发射的激光束能够准确地由第一缩束镜31/第三缩束镜3011/第二缩束镜3021/第四缩束镜3031接收，在本技术的一些实施例中，可以调整各组镜组件的姿态，使第一缩束镜31/3011/3021/3031的中轴线与激光束同轴。
61.在本技术的一些实施例中，各组镜组件中扩束镜的结构均相同且各组镜组件中缩束镜的结构也均相同。
62.参见图9，以调节第一组镜组件30中第一缩束镜31的姿态为例进行说明。
63.在本技术的一些实施例中，参见图2、图7和图9，内贯通部的内侧壁上设置接收部，用于接收安装第一组镜组件30。
64.第一组镜组件30包括本体部313和卡接部，卡接部转动设置在本体部313上。
65.如上所述的第一组镜组件30中第一缩束镜31的第一光纤耦合器312插拔设置在本体部313的顶部，第一透镜组311可分离（例如可插拔）设置在本体部313的底部。
66.在安装时，卡接部与接收部配合连接，用于将第一组镜组件30中第一缩束镜31安装在内贯通部处。
67.为了确保在调整第一缩束镜31时的稳定性，接收部包括相对设置在内贯通部内侧
壁上的第一接收槽211和第二接收槽212，对应地，卡接部包括相对设置在本体部313相对侧的第一卡接部314和第二卡接部315。
68.第一卡接部314和第一接收槽2111配合，第二卡接部315和第二接收槽212配合，实现本体部313可转动设置。
69.具体地，可以在本体部313上穿设带有阻尼的转轴316且转轴316两端伸出本体部313相对侧，转轴316一端转动连接第一卡接部314，转轴316另一端转动连接第二卡接部315。
70.同理地，可以采用相同结构布置第一组镜组件30中第一扩束镜32、第二组镜组件302中第二缩束镜3021和第二扩束镜3022、第三组镜组件301中第三缩束镜3011和第三扩束镜3012、以及第四组镜组件303中第四缩束镜3031和第四扩束镜3032。
71.在使用时，根据激光雷达10发射激光束的角度，参见图9，调整第一组镜组件30中本体部313的倾斜角度（即，调节倾斜角度θ），使其第一缩束镜31的中轴线与激光束同轴，参见图9。
72.在本技术的一些实施例中，参见图2，内贯通部和外贯通部的结构是相同的，可以在座体21上、正交点一侧、沿内贯通部和与其对应的外贯通部所在直线的方向设置多个贯通部，该贯通部与内贯通部（外贯通部）的结构相同，如此，可以根据需要调节每组镜组件中扩束镜和缩束镜在贯通部内的位置。
73.为了方便将镜架20稳定安装在激光雷达10的镜面上，在本技术的一些实施例中，参见图2和图6，该镜架20还包括支撑部90。
74.该支撑部90安装于座体21的底部，用于将座体21支撑于激光雷达10的镜面上。
75.在本技术的一些实施例中，设置有间隔布置的四个支撑部90，其中每个支撑部90的结构均相同。
76.考虑到在安装镜架20时不对镜面产生损伤，该支撑部90包括支撑本体91和活塞式吸盘92。
77.支撑本体91安装于座体21底部，且具有开口朝向激光雷达10的镜面的容纳部（未示出），活塞式吸盘92具有活塞柱（未标记）和连接于活塞柱底部的吸盘（未标记），活塞柱伸入容纳部内且能够在容纳部内移动，吸盘吸在镜面上。
78.通过活塞柱在容纳部内移动，可以调节镜架20距离镜面的高度，从而调节镜架20安装后的水平状态；且通过吸盘吸附镜面，避免对镜面产生损伤。
79.在本技术的一些实施例中，可以在容纳部的内侧壁上形成内螺纹（未示出），在活塞柱伸入容纳部的部分外侧壁上形成外螺纹（未示出）。
80.通过螺纹旋入旋出，从而调整镜架20距离镜面的高度。
81.为了实现风速可控及测量高度可控，参见图1，本技术采用风洞70对激光雷达10所测风速进行校标。
82.基于如上所述的测风原理，在测风校标时，需要将激光束发射至风洞70空气内。
83.在本技术的一些实施例中，风洞70内能够提供具有风洞设定风速vt的风洞气流（图1中风洞70内虚线箭头示出风洞气流方向），将风洞设定风速vt作为参考风速，对激光雷达10测量的风速进行校标。
84.通过改变风洞设定风速vt，可实现对激光雷达10所测不同风速的校标。
85.在本技术的一些实施例中，参见图1，该测风校标装置还包括空箱80，该空箱80中具有静止空气。
86.基于如上所述的测风原理，需要轮流发射四路激光束进行测风，因此，在本技术的一些实施例中，在风洞70内设置第一镜组合件40和第二镜组合件401，在空箱80内设置第三镜组合件50和第四镜组合件501。
87.在风洞70内，每镜组合件包括扩束镜和缩束镜，扩束镜用于扩大经过光纤发射段61发射过来的激光束的直径，并进而进入风洞70内，缩束镜用于缩小经过风洞70内空气反射的激光束的直径，把进而回传入光纤回传段62内。
88.为了模拟激光在大气中的传输衰减，参见图4，第一扩束镜32中还包括衰减片 323，在第一扩束镜32中，沿光线传输方向，光线依次通过第二光纤耦合器322、第二透镜组321和第一衰减片323。
89.第一镜组合件40和第二镜组合件401间隔分布且所在ac直线沿风洞气流风向，如此，能够通过激光雷达10测量风洞70内实际风速（该实际风速沿第一镜组合件40和第二镜组合件401所在ac直线方向（即，x轴方向）），且能够以风洞设定风速vt作为参考风速进行校标。
90.空箱80及其内部第三镜组合件50和第四镜组合件501仅用于辅助激光雷达10完成四路激光传感过程。
91.其中，该第一镜组合件40与第一组镜组件30对应，该第二镜组合件401与第二组镜组件302对应。
92.参见图5，其示出第一镜组合件40内部结构。
93.第一组镜组件30中第一缩束镜31通过光纤发射段61与第一镜组合件40中第五扩束镜41连接，第一组镜组件30中第一扩束镜32通过光纤回传段62与第一镜组合件40中第五缩束镜42连接。
94.第五缩束镜42沿光信号传输方向包括第六透镜组421和第六光纤耦合器422，第五缩束镜42的第六透镜组421接收光信号并经过其第六光纤耦合器422后缩小光束直径。
95.第五扩束镜41沿光信号传输方向包括第五光纤耦合器411、第五透镜组412和第五衰减片413，第五扩束镜41的第五光纤耦合器411接收信号并经过第五透镜组412后扩束并经过第五衰减片413衰减。
96.第二组镜组件302中第二缩束镜3021通过光纤发射段61与第二镜组合件401中扩束镜连接，第二组镜组件302中第二扩束镜3022通过光纤回传段62与第二镜组合件401中缩束镜连接。
97.第三镜组合件50和第四镜组合件501间隔分布，该第三镜组合件50与第三组镜组件301对应，该第四镜组合件501与第四组镜组件303对应。
98.第三组镜组件301中第三缩束镜3011通过光纤发射段61与第三镜组合件50中扩束镜连接，第三组镜组件301中第三扩束镜3012通过光纤回传段62与第三镜组合件50中缩束镜连接。
99.第四组镜组件303中第四缩束镜3031通过光纤发射段61与第四镜组合件501中扩束镜连接，第四组镜组件303中第四扩束镜3032通过光纤回传段62与第四镜组合件501中缩束镜连接。
100.如下，将以一路激光信号发射、传感过程为例进行说明。
101.激光雷达10发射激光束并经过第一组镜组件30中第一缩束镜31缩小激光束直径后进入光线传输段61，之后传输至第一镜组合件40中第五扩束镜41，将激光束直径重新扩束后以扩大直径并衰减后发出，进入风洞70空气内，激光束照射在风洞70内空气后的反射、散射信号经过第一镜组合件40中的第五缩束镜42聚焦后缩束传输至光纤回传段62，传回的激光信号经过第一组镜组件30中的第一扩束镜32重新扩束后以扩大直径并衰减后照向激光雷达10的镜面，激光雷达10内部的光电传感器对回传信号进行接收，以此完成一个光路激光发射、传感过程。
102.其他剩余三路激光发射、传感过程与上述过程相同，仅时间有先后次序。
103.在完成测风时间后，激光雷达10内部光电传感器对所接收到的数据进行分析处理，获取到激光雷达10所测量的风速。
104.类似地，也可以将第一镜组合件40和第二镜组合件401置于空箱80中，而第三镜组合件50和第四镜组合件501间隔分布在风洞70内且所在bd直线沿风洞气流方向，如此，则可以通过激光雷达10测量风洞70内实际风速（该实际风速沿第三镜组合件50和第四镜组合件501所在bd直线方向（即，y轴方向））。
105.通过光纤60传输信号，且选择不同长度的光纤发射段61或光纤回传段62，可模拟不同测量高度的激光雷达10测风效果。
106.在本技术的一些实施例中，光纤发射段61和光纤回传段62的长度是相等的，均可称为光纤单程段。
107.n米光纤单程段用来模拟n米测量高度，如使用50米光纤单程段，则代表进行约50米高空处风速的测量标定。
108.因此，在进行测风校标之前，如上所述的光纤单程段长度已确定好，若模拟其他不同测量高度的风速，可以改变或调节光纤单程段的长度。
109.如上描述了测风校标装置，如下将描述采用如上测风校标装置对激光雷达10测风进行校标的过程。
110.参见图10，其示出采用如上所述的测风校标装置进行测风校标的流程。
111.在进行测风校标时，该测风校标方法执行如下几个步骤。
112.s1：开启风洞70，并设定风洞设定风速vt。
113.可根据测风校标需求，灵活设定风洞设定风速vt。
114.s2：控制开启激光雷达10，使激光雷达10轮流朝向第一组镜组件30、第三组镜组件301、第二组镜组件302和第四组镜组件303发射四束激光。
115.四束光路发射、传感过程参见如上所描述的，在此不做赘述。
116.s3：获取激光雷达10的测风高度h。
117.考虑到激光在光纤60传输中有折射率，会导致激光实际传输时间长于在空气中传输。
118.假设，光纤60的折射率为n，则对应的实际等效测量高度h按公式（1）计算。
119.h=n*n+h/2
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（1）。
120.其中，h（图1中标记出）是风洞激光传感部分的高度。
121.s4：获取激光雷达10实际测量的风速v'。
122.基于如上所述的测风原理，在完成测风时间后，激光雷达10内部光电传感器对所接收到的数据进行分析处理，获取到激光雷达10所测量的风速v'。
123.s5：修正风速v'，获取修正后风速v。
124.以测量风向沿某一对光纤60激光传感连线方向传播为例，参见图8，激光雷达10实际测量的测量高度h位置处的水平风速v是通过传感测量空气先后经过距离l的运动时间t，然后通过v=l/t计算得到。
125.在本技术的一些实施例中，固定了风洞70内第一镜组合件40和第二镜组合件401之间的水平传感距离l'，实际激光雷达10在某个高度的水平传感距离（参见图8中l）是按照所发射激光束的倾斜锥角来计算的，测量高度越高，水平传感距离l越大。
126.但是在风洞70中，由于需要适应风洞70中有限的显示空间条件，使得人为缩短了水平传感距离，导致风洞70中激光雷达10测量的流过水平传感距离的气流运动时间缩短，而待标定的激光雷达10自身风速测量算法仍是按照其理论距离l计算，因此，激光雷达10在测量高度h位置处的实验室测量风速v'大于实测值v。
127.因此，在本技术的一些实施例中，根据测量高度h和设定的水平传感距离l'，对v'进行修正。
128.具体地，根据公式（2），修正风速v'，获取修正后风速v：v=v'*l'/l，l=2*h*tanθ
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（2）。
129.在本技术的一些实施例中，第一镜组合件40和第二镜组合件401之间的预设距离等于第三镜组合件50和第四镜组合件501之间的预设距离，且均等于水平传感距离l'。
130.其中，θ为激光束发射半锥角。
131.s6：比较修正后风速v和风洞70设定风速vt，校标激光雷达10。
132.比较修正后风速v和风洞70设定风速vt的差，对激光雷达10的测风数据进行校标，以修正激光雷达10的相关参数。
133.s7：更换光纤单程段的长度或改变风洞70设定风速vt，并返回s3。
134.更换光纤单程段的长度，模拟不同测量高度，实现不同测量高度下激光雷达10的测风校标。
135.也可以改变风洞设定风速vt，实现不同风速下激光雷达10的测风校标，校标其他风速下激光雷达10风速测量能力。
136.如下，给出激光雷达10进行测风校标的一种示例。
137.（1）按照图1布置好测风校标装置，设定光纤单程段n为50米，光纤60的折射率n=1.45，激光雷达10发射半锥角θ=5
°
。
138.（2）风洞70标定时，参见图9，按照半锥角θ调整各组镜组件中缩束镜（例如第一缩束镜31）的倾斜角度，以确保本体部（例如第一缩束镜31的本体部313）的倾斜角度与发射半锥角θ角度相同，使第一缩束镜31的中轴线与激光束同轴线，风洞激光传感部分的高度h设置为1米，风洞70中第一镜组合件40和第二镜组合件401之间的水平传感距离l'为1米。
139.如此，激光雷达10设定的测风高度h为：h=n*n+h/2=1.45
×
50+1/2=73（米）。
140.（3）开启风洞70，设定风洞设定风速vt为10米/秒。
141.（4）开启激光雷达10，进行风洞70环境下风速测量，读取激光雷达10测风数据，利
用自身风速测量算法，获取实际测量的风速v'。
142.（5）读取激光雷达10实测的风速v'后，对风速进行修正，得理论上与自然环境对应的实测风速v：v=v*l'/l=v'*1/（2*h*tanθ）=v'/(2
×
73
×
tan5
°
)=v'/12.77。
143.（6）对比v与风洞设定风速10m/s数据的差，对激光雷达10测风数据进行校标。
144.（7）更改风洞70其他风洞设定风速，可重复上述过程，记录校标其他速度下激光雷达10的风速测量能力。
145.或者，更改光纤单程段的长度，重复上述过程，记录校标其他测量高度下激光雷达10的风速测量能力。
146.在本技术的一些实施例中，与上述实施例不同的是，参见图11，在风洞70空间允许的情况下，不设置空箱80而设置转盘801，且将第一镜组合件40、第二镜组合件401、第三镜组合件50和第四镜组合件501沿转盘801圆周一方向（例如顺时针或逆时针）依次均布。
147.其中，第一组镜组件30对应第一镜组合件40，第三组镜组件301对应第三镜组合件50，第二组镜组件302对应第二镜组合件401，第四组镜组件303对应第四镜组合件501。
148.例如，沿转盘801圆周顺时针方向，第一镜组合件40设置在0
°
位置处，第三镜组合件50设置在90
°
位置处，第二镜组合件401设置在180
°
位置处，第四镜组合件501设置在270
°
位置处。
149.在进行测风校标时，与如上所述的测风校标过程相比，除了控制开启风洞70和控制开启激光雷达10之外，还需要控制转盘801转动，以使得第一镜组合件40和第二镜组合件401两者所在ac直线沿风洞气流方向（即，测量x轴方向风速），或者使第三镜组合件50和第四镜组合件501两者所在bd直线沿风洞气流方向（即，测量y轴方向风速）。
150.在转盘801转动以使第一镜组合件40和第二镜组合件401两者所在ac直线沿风洞气流方向时，此时，y轴方向与风洞气流方向垂直。
151.如此，经过激光雷达10自身风速测量算法计算后，计算出x轴方向风速，而y轴方向风速为零。
152.在转盘801转动以使第三镜组合件50和第四镜组合件501两者所在bd直线沿风洞气流方向时，此时，x轴方向与风洞气流方向垂直。
153.如此，在经过激光雷达10自身风速测量算法计算后，计算出y轴方向风速，而x轴方向风速为零。
154.在完成如上测风校标装置配置后，测风校标过程仍与如上所述的s3至s7相同。
155.在本技术的一些实施例中，与上述实施例不同的是，参见图12，在风洞70空间允许的情况下，不设置空箱80而设置转盘801，且将第一镜组合件40、第二镜组合件401、第三镜组合件50和第四镜组合件501沿转盘801圆周一方向（例如顺时针或逆时针）依次均布。
156.其中，第一组镜组件30对应第一镜组合件40，第三组镜组件301对应第三镜组合件50，第二组镜组件302对应第二镜组合件401，第四组镜组件303对应第四镜组合件501。
157.例如，沿转盘801圆周顺时针方向，第一镜组合件40设置在0
°
位置处，第三镜组合件50设置在90
°
位置处，第二镜组合件401设置在180
°
位置处，第四镜组合件501设置在270
°
位置处。
158.在进行测风校标时，与如上所述的测风校标过程相比，除了控制开启风洞70和控
制开启激光雷达10之外，还需要控制转盘801转动，以使得第一镜组合件40和第二镜组合件401两者所在ac直线与风洞气流方向成一定夹角α（即，x轴方向与风洞70气流方向成夹角α），且使第三镜组合件50和第四镜组合件501两者所在直线与风洞气流方向（参见图11中实线箭头示出的）成夹角90
°‑
α（即，y轴方向与风洞气流方向成夹角90
°‑
α）。
159.在完成如上测风校标装置配置后，测风校标过程仍与如上所述的s3至s7相同。
160.本技术涉及的测风校标装置采用风洞70实现对激光雷达10的测风校标，且通过模拟采用分段光纤60传输激光信号的方式，模拟激光在大气中的传输路径，将信号传感区域设置于风洞70环境中，通过控制光纤单程段的长度，模拟激光在大气中不同测量高度的传感过程，实现风洞70环境下风速可控、测量高度可控的激光雷达10风速测量校标。
161.此外，该测风校标装置不依赖于自然环境，避免自然环境不稳定性所带来的测风校标时效性差、校标不准确的问题。
162.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种激光雷达测风校标方法，其特征在于，所述测风校标方法采用测风校标装置实现，所述测风校标装置包括：镜架，其位于所述激光雷达顶部的镜面上，且沿其圆周一方向依次均布第一组镜组件、第三组镜组件、第二组镜组件和第四组镜组件，每组镜组件均包括扩束镜和缩束镜，四组镜组件中扩束镜均布在圆周方向、四组镜组件中缩束镜也均布在圆周方向、且各组镜组件中扩束镜和缩束镜间隔分布；风洞，其在信号进出所述风洞的侧壁上设置间隔分布的第一镜组合件和第二镜组合件，所述第一镜组合件和第二镜组合件两者所在直线沿风洞气流方向，所述第一镜组合件与第一组镜组件对应，所述第二镜组合件与第二组镜组件对应；空箱，其内部空气静止，且在信号进出所述空箱的侧壁上设置间隔分布的第三镜组合件和第四镜组合件，第三镜组合件与第三组镜组件对应，第四镜组合件与第四组镜组件对应，其中每个镜组合件均包括扩束镜和缩束镜；所述测风校标方法用于在测风校标时，执行以下步骤：s1：控制开启风洞，并设定风洞设定风速vt；s2：控制开启所述激光雷达，使所述激光雷达轮流朝向第一组镜组件、第三组镜组件、第二组镜组件和第四组镜组件发射四束激光，以使得激光雷达发射的激光经对应组镜组件中缩束镜进入光纤发射段，并经由光纤发射段传输至对应镜组合件中扩束镜扩束后进入所述风洞或空箱中空气中，经空气反射后信号经所述对应镜组合件中缩束镜缩束后传输至光纤回传段，并经由光纤回传段传输至所述对应组镜组件中扩束镜扩束后由所述激光雷达接收；s3：根据公式（1），获取所述激光雷达的测风高度h：h=n*n+h/2
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（1）；其中，n为光纤的折射率，n为光纤单程段的长度且单位为米，h为风洞激光传感部分的高度；s4：获取所述激光雷达实际测量的风速v'；s5：根据公式（2），修正风速v'，获取修正后风速v：v=v'*l'/l，l=2*h*tanθ
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（2）；其中，l'为所述第一镜组合件和第二镜组合件之间的预设距离，θ为激光束发射半锥角；s6：比较修正后风速v和风洞设定风速vt，校标所述激光雷达；s7：更换光纤单程段的长度或改变风洞设定风速vt，并返回s3。2.根据权利要求1所述的激光雷达测风校标方法，其特征在于，所述镜架包括：座体，其位于所述激光雷达的镜面上；四个内贯通部，沿圆周内圈均布在所述座体上，且各内贯通部在所述座体上沿圆周内圈轴向贯通；四个外贯通部，其沿圆周外圈均布在所述座体上，且各外贯通部在所述座体上沿圆周外圈轴向贯通，所述第一组镜组件中扩束镜、第三组镜组件中扩束镜、第二组镜组件中扩束镜和第四组镜组件中扩束镜沿圆周外圈同一方向依次转动设置在四个外贯通部处，所述第一组镜组件中缩束镜、第三组镜组件中缩束镜、第二组镜组件中缩束镜和第四组镜组件中
缩束镜沿圆周内圈同一方向依次转动设置在四个内贯通部处；或者，所述第一组镜组件中缩束镜、第三组镜组件中缩束镜、第二组镜组件中缩束镜和第四组镜组件中缩束镜沿圆周外圈同一方向依次转动设置在四个外贯通部处，所述第一组镜组件中扩束镜、第三组镜组件中扩束镜、第二组镜组件中扩束镜和第四组镜组件中扩束镜沿圆周内圈同一方向依次转动设置在四个内贯通部处；缩束镜沿光信号传输方向包括透镜组和光纤耦合器，缩束镜的透镜组接收光信号并经过其光纤耦合器后缩小光束直径；扩束镜沿光信号传输方向包括光纤耦合器和透镜组，扩束镜的光纤耦合器接收光信号并经过其透镜组后扩大光束直径；各组镜组件中扩束镜和缩束镜的光纤耦合器均从对应贯通部顶部露出；各组镜组件中扩束镜和缩束镜的透镜组均从对应贯通部底部露出，并朝向所述激光雷达的镜面。3.根据权利要求2所述的激光雷达测风校标方法，其特征在于，所述外贯通部和内贯通部的内侧壁均设置有接收部；各组镜组件还包括：本体部，其顶部插拔连接对应组镜组件中扩束镜或缩束镜的光纤连接部，底部连接对应组镜组件中扩束镜或缩束镜的透镜组；卡接部，其转动设置在所述本体部上且与所述接收部卡接连接，用于将对应组镜组件中扩束镜或缩束镜安装至所述外贯通部或内贯通部内。4.根据权利要求3所述的激光雷达测风校标方法，其特征在于，所述接收部包括相对设置的第一接收槽和第二接收槽；所述卡接部包括相对转动设置在所述本体部两侧的第一卡接部和第二卡接部；所述第一卡接部和所述第一接收槽的形状适配，所述第二卡接部和第二接收槽的形状适配。5.根据权利要求4所述的激光雷达测风校标方法，其特征在于，各组镜组件还包括：转轴，其穿设在所述本体部上，且两端伸出所述本体部，所述第一卡接部转动穿设在所述转轴的一端，所述第二卡接部转动穿设在所述转轴的另一端。6.根据权利要求2或4所述的激光雷达测风校标方法，其特征在于，所述镜架包括：支撑部，其安装于所述座体底部，用于将所述座体支撑于所述激光雷达的镜面上。7.根据权利要求6所述的激光雷达测风校标方法，其特征在于，所述支撑部包括：支撑本体，其安装于所述座体底部，且具有开口朝向所述激光雷达的镜面的容纳部；活塞式吸盘，其具有活塞柱和连接于所述活塞柱底部的吸盘，所述活塞柱伸入所述容纳部内且能够在所述容纳部内移动，所述吸盘吸在所述镜面上。8.根据权利要求7所述的激光雷达测风校标方法，其特征在于，所述容纳部内侧壁上形成内螺纹；所述活塞柱的外侧壁上形成外螺纹，所述内螺纹和所述外螺纹配合，以使所述活塞柱在所述容纳部内移动。9.一种激光雷达测风校标方法，其特征在于，所述测风校标方法采用测风校标装置实现，所述测风校标装置包括：镜架，其位于所述激光雷达顶部的镜面上，且沿其圆周一方向依次均布第一组镜组件、第三组镜组件、第二组镜组件和第四组镜组件，每组镜组件均包括扩束镜和缩束镜，四组镜
组件中扩束镜均布在圆周方向、四组镜组件中缩束镜也均布在圆周方向、且各组镜组件中扩束镜和缩束镜间隔分布；风洞，其在信号进出所述风洞的侧壁上设置转盘，所述转盘上沿其圆周一方向依次均布与所述第一组镜组件对应的第一镜组合件、与所述第三组镜组件对应的第三镜组合件、与所述第二组镜组件对应的第二镜组合件和与所述第四组镜组件对应的第四镜组合件，其中每个镜组合件均包括扩束镜和缩束镜；所述测风校标方法用于在测风校标时，执行以下步骤：s1：控制开启风洞，并设定风洞设定风速vt；s2：控制所述转盘转动，使所述第一镜组合件和第二镜组合件两者所在直线沿风洞气流方向，或者使所述第三镜组合件和第四镜组合件两者所在直线沿风洞气流方向；s3：控制开启所述激光雷达，使所述激光雷达轮流朝向第一组镜组件、第三组镜组件、第二组镜组件和第四组镜组件发射四束激光束，以使得激光雷达发射的激光束经对应组镜组件中缩束镜进入光纤发射段，并经由光纤发射段传输至对应镜组合件中扩束镜扩束后进入所述风洞内空气中，经空气反射后信号经所述对应镜组合件中缩束镜缩束后传输至光纤回传段，并经由光纤回传段传输至所述对应组镜组件中扩束镜扩束后由所述激光雷达接收；s4：根据公式（1），获取所述激光雷达的测风高度h：h=n*n+h/2
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（1）；其中，n为光纤的折射率，n为光纤单程段的长度且单位为米，h为风洞激光传感部分的高度；s5：获取所述激光雷达实际测量的风速v'；s6：根据公式（2），修正风速v'，获取修正后风速v：v=v'*l'/l，l=2*h*tanθ
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（2）；其中，l'为所述第一镜组合件和第二镜组合件之间的预设距离或所述第三镜组合件和第四镜组合件之间的预设距离，θ为激光束发射半锥角；s7：比较修正后风速v和风洞设定风速vt，校标所述激光雷达；s8：更换光纤单程段的长度或改变风洞设定风速vt，并返回s4。10.一种激光雷达测风校标方法，其特征在于，所述测风校标方法采用测风校标装置实现，所述测风校标装置包括：镜架，其位于所述激光雷达顶部的镜面上，且沿其圆周一方向依次均布第一组镜组件、第三组镜组件、第二组镜组件和第四组镜组件，每组镜组件均包括扩束镜和缩束镜，四组镜组件中扩束镜均布在圆周方向、四组镜组件中缩束镜也均布在圆周方向、且各组镜组件中扩束镜和缩束镜间隔分布；风洞，其在信号进出所述风洞的侧壁上设置转盘，所述转盘上沿其圆周一方向依次均布与所述第一组镜组件对应的第一镜组合件、与所述第三组镜组件对应的第三镜组合件、与所述第二组镜组件对应的第二镜组合件和与所述第四组镜组件对应的第四镜组合件，其中每个镜组合件均包括扩束镜和缩束镜；所述测风校标方法用于在测风校标时，执行以下步骤：s1：控制开启风洞，并设定风洞设定风速vt；
s2：控制所述转盘转动，使所述第一镜组合件和第二镜组合件两者所在直线与风洞气流方向成一定夹角α，且使所述第三镜组合件和第四镜组合件两者所在与沿风洞气流方向成夹角90
°‑
α；s3：控制开启所述激光雷达，使所述激光雷达轮流朝向第一组镜组件、第三组镜组件、第二组镜组件和第四组镜组件发射四束激光束，以使得激光雷达发射的激光束经对应组镜组件中缩束镜进入光纤发射段，并经由光纤发射段传输至对应镜组合件中扩束镜扩束后进入所述风洞内空气中，经空气反射后信号经所述对应镜组合件中缩束镜缩束后传输至光纤回传段，并经由光纤回传段传输至所述对应组镜组件中扩束镜扩束后由所述激光雷达接收；s4：根据公式（1），获取所述激光雷达的测风高度h：h=n*n+h/2
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（1）；其中，n为光纤的折射率，n为光纤单程段的长度且单位为米，h为风洞激光传感部分的高度；s5：获取所述激光雷达实际测量的风速v'；s6：根据公式（2），修正风速v'，获取修正后风速v：v=v'*l'/l，l=2*h*tanθ
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（2）；其中，l'为所述第一镜组合件和第二镜组合件之间的预设距离或所述第三镜组合件和第四镜组合件之间的预设距离，θ为激光束发射半锥角；s7：比较修正后风速v和风洞设定风速vt，校标所述激光雷达；s8：更换光纤单程段的长度或改变风洞设定风速vt，并返回s4。

技术总结
本发明涉及激光雷达测风校标技术领域，且公开了一种激光雷达测风校标方法，测风校标方法采用测风校标装置实现，测风校标装置包括：镜架、风洞及空箱；测风校标方法在测风校标时执行以下：S1：控制开启风洞并设定风洞设定风速；S2：控制开启激光雷达，使激光雷达轮流朝向第一组镜组件、第三组镜组件、第二组镜组件和第四组镜组件发射四束激光；S3：获取激光雷达的测风高度；S4：获取激光雷达实际测量的风速V'；S5：修正风速V'，获取修正后风速V；S6：比较风速V和风洞设定风速，校标激光雷达；S7：更换光纤单程段的长度或改变风洞设定风速，返回S3。本发明在风洞环境下对激光雷达进行测风校标，实现测量风速及高度可控。实现测量风速及高度可控。实现测量风速及高度可控。


技术研发人员：王中秋 刘宣廷 王尼 王东明 漆随平 崔天刚 刘东彦 张志伟 孙佳 郭颜萍 于宏波 王建晓 王平
受保护的技术使用者：山东省科学院海洋仪器仪表研究所
技术研发日：2023.08.31
技术公布日：2023/10/11