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龙图腾网获悉中国电子科技集团公司第二十七研究所申请的专利一种基于卡尔曼滤波的激光雷达合成风速及风向处理方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117688317B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-23发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311849983.1，技术领域涉及：G06F18/15；该发明授权一种基于卡尔曼滤波的激光雷达合成风速及风向处理方法是由张鹏;魏龙超;沈静;张鹏飞;封治华;张云飞;张一伟;张福领;孟冬;徐洪建;阮友田;王鹏宇设计研发完成，并于2023-12-29向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于卡尔曼滤波的激光雷达合成风速及风向处理方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于卡尔曼滤波的激光雷达合成风速及风向处理方法，通过将激光雷达检测到的数据经过卡尔曼滤波算法进行计算，具体为对样本点的权值及样本点集一步预测、系统状态加权均值及协方差矩阵、测量点集一步预测、测量系统加权均值和协方差矩阵、卡尔曼滤波增益以及更新系统状态值、更新协方差值计算，以先验状态输入和先验协方差矩阵选取样本，通过反演算法的非线性变换得到新的系统状态加权均值和协方差作为卡尔曼滤波的参数，在保证轮毂处风速、风向反演误差均值为零且不变的前提下，减小反演误差的标准差。

本发明授权一种基于卡尔曼滤波的激光雷达合成风速及风向处理方法在权利要求书中公布了：1.一种基于卡尔曼滤波的激光雷达合成风速及风向处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤： S1：对单位时间内激光雷达存储数据进行读取，提取激光雷达下平面摇摆角、下平面滚转角、上平面摇摆角、上平面滚转角、四个发射光束所对应的视向风速、探测距离的数值L作为本次状态输入值X； S2：判断本次状态输入值的滤波次数是否为初次，若是，对本次状态输入值进行初次滤波，利用状态转移矩阵F得到状态输出Y作为初次滤波结果，通过状态输出Y和测量矩阵H得到测量值Z；若否，进入步骤S3； S3：取前一次的状态输入值作为当前状态输入值，输入至卡尔曼核心算法；对本次状态输入值进行滤波得到轮毂处风速、风向的测量值，输入至卡尔曼核心算法；将本次状态的协方差矩阵输入至卡尔曼核心算法； S4：卡尔曼核心算法对步骤S3中的输入量进行计算，具体计算步骤为： S4.1：计算样本点相应的权值，计算公式为：λ＝α2n+κ-n，其中，m为均值符号，c为协方差符号，λ为缩放比例参数，κ为待选参数，α为控制样本点分布状态的参数，β为非负的权系数，为第1个样本点的均值对应的权系数；为第1个样本点的协方差对应的权系数；为第i个样本点的均值对应的权系数；为第i个样本点的协方差对应的权系数；n为状态输入值X的维数； S4.2：计算2n+1组样本点集，计算公式为：其中，为状态输入值X与协方差矩阵P的方根的第i列相加得到的样本点集的第i列，Xk-1为k-1时刻的状态输入值X，Pk-1为k-1时刻的协方差矩阵，表示协方差矩阵方根的第i列，对样本点公式进行整理得到向量形式的样本点集： S4.3：计算2n+1组样本点集的一步预测,计算公式为： Xsetk|k-1＝Fk|k-1·Xsetk-1，其中，F为状态转移矩阵，Xsetk|k-1为通过k-1时刻的样本点集和状态转移矩阵F得到的k时刻的样本点集预测结果； S4.4：计算系统状态加权均值及协方差矩阵，计算公式为： 其中，Q为过程协方差矩阵，Xk|k-1为通过k时刻的样本点集预测结果和均值加权系数得到的k时刻样本点集均值，Pxxk|k-1为通过k时刻的样本点集预测结果和协方差加权系数以及过程协方差矩阵Q得到的k时刻的自协方差矩阵； S4.5：将2n+1组的样本点集的一步预测带入测量方程得到测量值，计算公式为： setk|k-1＝Hk·Xsetk|k-1；其中，H为测量矩阵,Zsetk|k-1为通过k时刻的样本点集预测结果和测量矩阵得到的k时刻测量值点集； S4.6：通过加权得到测量系统预测均值和协方差，计算公式为： 其中，R为测量协方差矩阵，Zk|k-1为通过k时刻的测量值点集和均值加权系数得到的k时刻测量值点集均值，Pxzk|k-1为通过k时刻样本点集预测结果、k时刻样本点集均值、k时刻测量值点集、k时刻测量值点集均值和协方差加权系数得到的k时刻互协方差，Pzzk|k-1为通过k时刻测量值点集、k时刻测量值点集均值和协方差加权系数得到的k时刻自协方差； S4.7：计算卡尔曼滤波增益，计算公式为： Kk为k时刻的增益， S4.8：计算系统输出结果，包含滤波结果和协方差更新值，计算公式为： Xkfk＝Xk|k-1+Kk[Zk-Zk|k-1]，Xkfk为k时刻的核心算法的滤波结果，Pk为k时刻的协方差矩阵，Pk|k-1为从k-1时刻预测k时刻的协方差预测矩阵； S4.9：判断滤波信号的长度是否达到设定值，若是，输出滤波结果；若否，对滤波次数进行加次处理，系统协方差更新值作为新的状态输入值，重复步骤S1-S3。

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