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目前，全球海上风电场大多分布在近海以及滩涂区域，然而随着海上风电项目的增加，近海及滩涂可开发区域逐渐减少，因此海上风电项目不可避免的由近海向远海发展。与近海区域相比，远海拥有的风能资源更丰富、风速更稳定，并且不会与海上渔场、航线等发生冲突，所以远海区域海上风电场的开发建设已成为我国以及国际海上风电行业研究的热点。
然而随着海上风电场向远海发展，海洋环境更加恶劣、风机所受载荷更加复杂，因此需要对风能资源和海洋环境进行综合评估。传统的海上测风塔因为建造成本高、测量功能有限已无法适应海上风电场的发展趋势，因此本文结合激光测风雷达技术以及海洋资料浮标技术，提出了一种新型浮动式激光雷达测风系统，可以更好的应用于海上风电场前期的风能资源以及海洋环境评估。论文的主要研究内容如下：
1.根据浮标工作环境以及测量需求，对主要测量设备进行选型，确定各选型设备的重量、体积和技术要求，结合国外相关指导文件对激光雷达系统、数据存储与通信系统、供电系统、辅助测量设备、系泊系统等六大子系统进行设计。然后在国内外典型浮标设计基础上，提出不同的浮标体设计方案，并对浮标体进行稳性和水动力分析，从中选取各项性能较优的浮标体。最后对浮动式激光雷达测风系统进行总体设计，确定了系统的结构组成和主尺度参数。结果表明，浮动式激光雷达测风系统不仅拥有良好的水动力和稳性性能，而且能够保障系统在恶劣海洋环境中长期独立运行。
2.根据前文确定的浮标结构，建立浮标水动力计算模型。运用三维势流理论和AQWA软件对浮标进行水动力性能计算，得到了浮标在频域内的一阶波浪力、二阶波浪力、附加质量和附加阻尼系数，并分析了不同浪向角、水深和重心对浮标幅频运动响应的影响。结果表明，浮标具有良好的耐波性和水动力性能，并且浮标的固有频率能避开波浪的主要频率范围，所得的频域计算结果能用于下面的时域耦合分析。
3.总结海洋浮式结构物常用的系泊方式，初步设计了多点张紧式系泊系统和多点悬链式系泊系统。考虑风、浪、流的作用，运用时域分析法，对比分析浮标在两种系泊系统下的运动响应情况及其系泊缆张力大小。分析结果表明，多点张紧式系泊系统对浮标具有更好的运动控制能力，同时系泊缆张力安全系数满足相关规范的要求，因此确定了多点张紧式系泊系统。
4.根据不同的作业海况和水深条件，确定了9种计算工况。对浮标及其系泊系统进行时域耦合分析，得到了浮标在不同工况下的运动响应和系泊缆张力时历曲线，并对计算结果进行统计分析。然后重点分析了浮标在极端海况下的运动响应和系泊缆张力特点，结果表明，在百年一遇的台风条件下，浮标的运动响应以及系泊缆张力均满足相关规范的要求。
然而随着海上风电场向远海发展，海洋环境更加恶劣、风机所受载荷更加复杂，因此需要对风能资源和海洋环境进行综合评估。传统的海上测风塔因为建造成本高、测量功能有限已无法适应海上风电场的发展趋势，因此本文结合激光测风雷达技术以及海洋资料浮标技术，提出了一种新型浮动式激光雷达测风系统，可以更好的应用于海上风电场前期的风能资源以及海洋环境评估。论文的主要研究内容如下：
1.根据浮标工作环境以及测量需求，对主要测量设备进行选型，确定各选型设备的重量、体积和技术要求，结合国外相关指导文件对激光雷达系统、数据存储与通信系统、供电系统、辅助测量设备、系泊系统等六大子系统进行设计。然后在国内外典型浮标设计基础上，提出不同的浮标体设计方案，并对浮标体进行稳性和水动力分析，从中选取各项性能较优的浮标体。最后对浮动式激光雷达测风系统进行总体设计，确定了系统的结构组成和主尺度参数。结果表明，浮动式激光雷达测风系统不仅拥有良好的水动力和稳性性能，而且能够保障系统在恶劣海洋环境中长期独立运行。
2.根据前文确定的浮标结构，建立浮标水动力计算模型。运用三维势流理论和AQWA软件对浮标进行水动力性能计算，得到了浮标在频域内的一阶波浪力、二阶波浪力、附加质量和附加阻尼系数，并分析了不同浪向角、水深和重心对浮标幅频运动响应的影响。结果表明，浮标具有良好的耐波性和水动力性能，并且浮标的固有频率能避开波浪的主要频率范围，所得的频域计算结果能用于下面的时域耦合分析。
3.总结海洋浮式结构物常用的系泊方式，初步设计了多点张紧式系泊系统和多点悬链式系泊系统。考虑风、浪、流的作用，运用时域分析法，对比分析浮标在两种系泊系统下的运动响应情况及其系泊缆张力大小。分析结果表明，多点张紧式系泊系统对浮标具有更好的运动控制能力，同时系泊缆张力安全系数满足相关规范的要求，因此确定了多点张紧式系泊系统。
4.根据不同的作业海况和水深条件，确定了9种计算工况。对浮标及其系泊系统进行时域耦合分析，得到了浮标在不同工况下的运动响应和系泊缆张力时历曲线，并对计算结果进行统计分析。然后重点分析了浮标在极端海况下的运动响应和系泊缆张力特点，结果表明，在百年一遇的台风条件下，浮标的运动响应以及系泊缆张力均满足相关规范的要求。