一种基于风廓线雷达波束自适应的廓线反演方法技术

本发明专利技术涉及一种基于风廓线雷达波束自适应的廓线反演方法，该方法包括：获取当前五个波束的观测数据，并查看这五个波束的历史观测数据；据此逐个对波束进行评价和状态更新：若波束处于可信状态，则进行一致性检验，否则进行对称性检验，并将结果存储至历史观测数据库。根据观测数据和检验结果，对廓线进行反演并生成相应的产品数据；然后继续等待获取新的五波束观测数据。通过本发明专利技术对波束进行评价、状态分类与转换和动态自适应的选取，可以增强风廓线雷达的质量控制，并大大提高测风数据的有效性和可靠性，进而提高测风精度、缩小误差。

A profile retrieval method based on beam adaptive for wind profiler radar

The invention relates to a profile inversion method based on the wind profile radar beam adaptive. The method includes: obtaining the observation data of the current five beams and viewing the historical observation data of the five beams; according to this, the beam is evaluated and the state is updated one by one: if the beam is in a trusted state, the consistency check is carried out. Otherwise, the symmetry test will be carried out and the result will be stored in the historical observation database. According to the observed data and test results, the contour is retrieved and the corresponding product data are generated. Then, we continue to wait for the new five beam observation data. This invention can improve the quality control of wind profile radar, improve the effectiveness and reliability of wind measurement data, and improve the accuracy of wind measurement and reduce the error by selecting the beam for evaluation, state classification and conversion and dynamic adaptive selection.

【技术实现步骤摘要】
一种基于风廓线雷达波束自适应的廓线反演方法
本专利技术处于风廓线雷达领域，尤其涉及一种基于风廓线雷达波束自适应的廓线反演方法及系统。
技术介绍
传统的风廓线雷达进行测风的过程中，常采用五波束进行测风，或者指定某三个波束进行测风。但在五波束测风中，若某个波束方向有电磁波或强地物杂波干扰，由此带来的误差可能引起风谱的错误识别，进而影响雷达的整体测风性能。若采用三波束测风，目前主要是主观的人为性设定波束指向。因此，现有技术中大多不对波束进行基于质量评价的选取，导致了测风数据的有效性和利用率都较低。另外，传统的风廓线雷达质量控制主要集中在风谱识别和风廓线合成过程中对数据进行时间上、空间上的一致性检验。而没有从波束选取方面对风廓线雷达进行质量控制的，因此导致了波束质量不稳定以及在后续处理中出现较大的误差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：现有技术中大多不对波束进行基于质量评价的选取，导致了测风数据的有效性和利用率都较低，以及没有从波束选取方面对风廓线雷达进行质量控制的，因此导致了波束质量不稳定以及后续出现较大的误差。为解决上面的技术问题，本专利技术提供了一种基于风廓线雷达波束自适应的廓线反演方法，该廓线反演方法包括：S1，获取当前五个波束的观测数据，并查看所述当前五个波束的历史观测数据库，其中所述历史观测数据库包含所述当前五个波束的波束状态和历史观测数据，所述波束状态分为可信状态、不可信状态和等待状态；S2，根据所述历史观测数据逐个对所述当前五个波束进行评价，并在评价后对所述当前五个波束进行波束状态更新，其中对于所述当前五个波束中某一波束，判断所述当前五个波束中某一波束是否处于可信状态，若所述当前五个波束中某一波束处于可信状态，则对所述当前五个波束中某一波束进行一致性检验，若所述当前五个波束中某一波束处于不可信状态或者等待状态，则进行对称性检验，并将所述当前五个波束的一致性检验结果、对称性检验结果和观测数据存储至历史观测数据库；S3，根据所述当前五个波束的一致性检验结果、对称性检验结果和观测数据，对廓线进行反演并生成相应的产品数据；S4，继续等待获取新的五波束观测数据，重复上述步骤S1-S3。本专利技术的有益效果：通过上述的方法，对对波束进行基于质量评价的选取，这样大大提高了测风数据的有效性和利用率，同时还从波束选取方面对风廓线雷达进行质量控制的，也增强了波束质量的稳定，提高了测量的精度，缩小误差。进一步地，所述S2中所述当前五个波束中处于可信状态的波束进行一致性检验，包括如下步骤：S21，选取所述当前五个波束中处于可信状态的任一波束的观测数据和所述历史观测数据组成至少5个观测样本；S22，根据所述至少5个观测样本，逐一对距离门进行中值检验，并计算出与所述至少5个观测样本对应的至少5个评价分数；S23，从所述至少5个评价分数中选取最大的评价分数，判断所述最大的评价分数是否大于或等于预设评价分数的阈值；S24，若所述最大的评价分数是大于或等于预设评价分数的阈值时，则选取的波束通过一致性检验，否则未通过一致性检验；S25，重新选取所述当前五个波束中处于可信状态的剩余波束作为操作对象，执行步骤S21-S24，直到所述当前五个波束中处于可信状态的所有波束均进行一致性检验；S26，判断所述当前五个波束中的进行一致性检验的波束中通过一致性检验的波束个数是否小于4个，若是，则从当前五个波束中选取所述最大的评价分数最高的4个波束，将所述最高的4个波束视为通过一致性检验，并将所述最高的4个波束一致性检验结果和所述最高的4个波束的当前观测数据更新至历史数据库；若否，则将所述当前五个波束中通过一致性检验的波束的当前观测数据和波束状态更新至历史数据库，同时将所述当前五个波束中未通过一致性检验的波束其对应的历史数据库清空，再将其当前状态转换为不可信状态并记录在历史数据库。上述进一步地有益效果：通过逐一对距离门进行中值检验，从而对波束进行一致性检测，这样可以提高测风数据的有效性，同时还可以增强波束质量的稳定，提高测量的精度，缩小误差。进一步地，所述S22中具体包括：S221，在所述至少5个观测样本中选取任一观测样本作为评价样本，以及以所述至少5个观测样本中的其余观测样本为参考样本，逐一对距离门进行中值检验，计算出与所述评价样本对应的所述评价分数；S222，重新选取除已经作为评价样本以外的所述至少5个观测样本中的其余观测样本为评价样本，执行步骤S221直到计算出与所述至少5个观测样本中对应的所述至少5个评价分数，停止。进一步地，所述S2中对未处于可信状态的波束进行对称性检验，还包括：S2A，查看所述当前五个波束中未处于可信状态的波束是不可信状态或者等待状态；S2B，判断所述当前五个波束中未处于可信状态的波束是中波束或者斜波束，同时对所述当前五个波束中未处于可信状态的波束进行对称性检验；S2C，若所述当前五个波束中未处于可信状态的波束通过对称性检验，则对其波束状态进行升级转换；若所述当前五个波束中未处于可信状态的波束未通过对称性检验，则对其波束状态进行降级转换。上述进一步地有益效果：通过对波束进行对称性检验，可以使数据质量好转的波束恢复正常可用状态，这样可以提高测风数据的有效性和利用率，完成动态、自适应的波束状态转换。进一步地，所述S2B中当所述当前五个波束中未处于可信状态的波束是中波束时，对所述中波束进行对称性检验包括：S2B1，用所述当前五个波束中的其余4个波束计算出每一个距离上的垂直气流大小ω1，其中所述其余4个波束应为斜波束；S2B2，用所述中波束直接探测得到的不同距离门的垂直气流大小ω2分别与所述垂直气流大小ω1一一进行幅度值作差比较，得到幅度差；S2B3，统计所述幅度差小于或等于预设第一速度阈值的距离门数占总观测距离门数的比例，判断其是否在50％～100％之间；S2B4，若是，则称所述中波束通过对称性检验；若否，则所述中波束未通过对称性检验。进一步地，所述S2B中当所述当前五个波束中未处于可信状态的波束是斜波束时，对所述斜波束进行对称性检验包括：S2BA，从所述当前五个波束里选取所述斜波束、中波束以及与所述斜波束方向相对的斜波束；S2BB，分别用选取的所述中波束、选取的所述斜波束和与选取的所述斜波束方向相对的斜波束联合计算出每一个观测距离门的水平风速分量u1和u2；S2BC，将所述水平风速分量u1和u2按高度逐一作差，统计风速差小于第二速度阈值的距离门的个数占总观测距离门个数的比例，判断其是否在50～100％；S2BD，若是，则所述斜波束通过对称性检验；若否，则所述斜波束未通过对称性检验。进一步地，所述S2C中对其波束状态进行升级转换过程，包括：S2C1，判断通过对称性检验的波束的波束状态是不可信状态或者等待状态，若所述通过对称性检验的波束处于不可信状态，则将所述通过对称性检验的波束的波束状态升级为等待状态，等待计数器置为1且其等待容错数置为满值，同时将所述通过对称性检验的波束的观测数据更新至历史数据库，并执行步骤SC2；若所述通过对称性检验的波束处于等待状态，则等待计数器加1，将所述通过对称性检验的波束观测数据更新至历史数据，并执行步骤SC2；S2C2，判断所述等待计数器是否满值，若所述等待计数器满值，则将所述通过对称性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于风廓线雷达波束自适应的廓线反演方法，其特征在于，该廓线反演方法包括：S1，获取当前五个波束的观测数据，并查看所述当前五个波束的历史观测数据库，其中所述历史观测数据库包含所述当前五个波束的波束状态和历史观测数据，所述波束状态分为可信状态、不可信状态和等待状态；S2，根据所述历史观测数据逐个对所述当前五个波束进行评价，并在评价后对所述当前五个波束进行波束状态更新，其中对于所述当前五个波束中某一波束，判断所述当前五个波束中某一波束是否处于可信状态，若所述当前五个波束中某一波束处于可信状态，则对所述当前五个波束中某一波束进行一致性检验，若所述当前五个波束中某一波束处于不可信状态或者等待状态，则进行对称性检验，并将所述当前五个波束的一致性检验结果、对称性检验结果和观测数据存储至历史观测数据库；S3，根据所述当前五个波束的一致性检验结果、对称性检验结果和观测数据，对廓线进行反演并生成相应的产品数据；S4，继续等待获取新的五波束观测数据，重复上述步骤S1‑S3。

【技术特征摘要】
1.一种基于风廓线雷达波束自适应的廓线反演方法，其特征在于，该廓线反演方法包括：S1，获取当前五个波束的观测数据，并查看所述当前五个波束的历史观测数据库，其中所述历史观测数据库包含所述当前五个波束的波束状态和历史观测数据，所述波束状态分为可信状态、不可信状态和等待状态；S2，根据所述历史观测数据逐个对所述当前五个波束进行评价，并在评价后对所述当前五个波束进行波束状态更新，其中对于所述当前五个波束中某一波束，判断所述当前五个波束中某一波束是否处于可信状态，若所述当前五个波束中某一波束处于可信状态，则对所述当前五个波束中某一波束进行一致性检验，若所述当前五个波束中某一波束处于不可信状态或者等待状态，则进行对称性检验，并将所述当前五个波束的一致性检验结果、对称性检验结果和观测数据存储至历史观测数据库；S3，根据所述当前五个波束的一致性检验结果、对称性检验结果和观测数据，对廓线进行反演并生成相应的产品数据；S4，继续等待获取新的五波束观测数据，重复上述步骤S1-S3。2.根据权利要求1所述的廓线反演方法，其特征在于，所述S2中所述当前五个波束中处于可信状态的波束进行一致性检验，包括如下步骤：S21，选取所述当前五个波束中处于可信状态的任一波束的观测数据和所述历史观测数据组成至少5个观测样本；S22，根据所述至少5个观测样本，逐一对距离门进行中值检验，并计算出与所述至少5个观测样本对应的至少5个评价分数；S23，从所述至少5个评价分数中选取最大的评价分数，判断所述最大的评价分数是否大于或等于预设评价分数的阈值；S24，若所述最大的评价分数是大于或等于预设评价分数的阈值时，则选取的波束通过一致性检验，否则未通过一致性检验；S25，重新选取所述当前五个波束中处于可信状态的剩余波束作为操作对象，执行步骤S21-S24，直到所述当前五个波束中处于可信状态的所有波束均进行一致性检验；S26，判断所述当前五个波束中的进行一致性检验的波束中通过一致性检验的波束个数是否小于4个，若是，则从当前五个波束中选取所述最大的评价分数最高的4个波束，将所述最高的4个波束视为通过一致性检验，并将所述最高的4个波束一致性检验结果和所述最高的4个波束的当前观测数据更新至历史数据库；若否，则将所述当前五个波束中通过一致性检验的波束的当前观测数据和波束状态更新至历史数据库，同时将所述当前五个波束中未通过一致性检验的波束其对应的历史数据库清空，再将其当前状态转换为不可信状态并记录在历史数据库。3.根据权利要求2所述的廓线反演方法，其特征在于，所述S22中具体包括：S221，在所述至少5个观测样本中选取任一观测样本作为评价样本，以及以所述至少5个观测样本中的其余观测样本为参考样本，逐一对距离门进行中值检验，计算出与所述评价样本对应的所述评价分数；S222，重新选取除已经作为评价样本以外的所述至少5个观测样本中的其余观测样本为评价样本，执行步骤S221直到计算出与所述至少5个观测样本中对应的所述至少5个评价分数，停止。4.根据权利要求1～2所述的廓线反演方法，其特征在于，所述S2中对未处于可信状态的波束进行对称性检验，还包括：S2A，查看所述当前五个波束中未处于可信状态的波束是不可信状态或者等待状态；S2B，判断所述当前五个波束中未处于可信状态的波束是中波束或者...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑秀明，孙祥，王志锐，沈江林，赵昊，高彬彬，
申请(专利权)人：北京无线电测量研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11