处理遥测数据以估计风速的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于处理遥测数据以估计风速的方法。该方法包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】处理遥测数据以估计风速的方法


[0001]本专利技术涉及一种根据遥测数据估计风速的方法。本专利技术的目的特别是根据由激光雷达、雷达或声雷达系统收集的遥测数据来确定风速。
[0002]本专利技术涉及一种基于源自由激光雷达、雷达或声雷达系统在空间的不同点处顺序或连续执行的测量的数据来重建平均风速的方法。

技术介绍

[0003]已知通过重建由激光雷达、雷达或声雷达系统执行的测量产生的数据来估计风速的方法。在现有技术中发现了两种替代类型的重建。第一种方法包括将平均风速视为等于瞬时风速向量的范数在十分钟的测量时间间隔内的平均值。这种方法通常被称为“标量法”。第二种方法包括将平均风速视为等于十分钟测量间隔内的平均风速向量的范数。这种方法通常称作“向量法”。
[0004]当在强大气湍流，即在10分钟的时间间隔内风向或风速有相当大的变化的条件下进行激光雷达测量时，通过现有方法做出的估计与实际风速明显不同。杯型风速计被认为是测量风速的标准工具。
[0005]实际上，在低大气湍流条件下，即在10分钟的时间间隔内风向或风速有小的变化的条件下，通过现有技术的方法估计的风速与用杯形风速计测量的风速之间的相对误差小于1％。然而，在强大气湍流的条件下，通过现有技术的方法估计的风速与用杯型风速计测量的风速之间的相对误差可能达到4％的绝对值。
[0006]目前已知，测定风速的标准工具是杯型风速计。风速的确定与所使用的测量仪器和用于确定的传递函数密切相关。
[0007]特别地，本专利技术旨在：
[0008]‑
提出一种使得有可能克服现有技术方法的缺点的估计风速的方法，和/或
[0009]‑
提出一种使所确定的风速值尽可能接近用杯型风速计测得的风速值的估计风速的方法，和/或
[0010]‑
提出一种在强大气湍流条件下和低大气湍流条件下，确定的风速值误差小于1％的估计风速的方法，和/或
[0011]‑
提出一种对进行测量的大气条件不敏感的估计风速的方法。

技术实现思路

[0012]为此，提出了一种用于处理遥测数据以估计风速的方法。
[0013]根据第一替代方案，该方法包括通过时间组合进行混合，包括：
[0014]‑
步骤(A)，根据瞬时风速向量随时间的连续投影，在称为分区时间间隔的时间间隔(Ω)内，对平均风速向量的至少两个分量进行向量重建，
[0015]‑
步骤(B)，根据步骤A中重建的平均风速向量的至少两个分量的数量(T/Ω)，在称为参考时间间隔的时间间隔(T)内对至少一个平均风速值(Vh
ave
)进行标量重建，
[0016]2Ω小于或等于T，T/Ω对应于参考时间间隔T中包含的分区时间间隔Ω内平均风速的至少两个分量的数量。
[0017]根据第一替代方案的通过时间组合进行混合的方法可以包括：
[0018]‑
在步骤A中，基于等式(1)至(7)，对在分区时间间隔Ω内的平均风速向量的三个分量(U
Ω
，V
Ω
，W
Ω
)中的至少两个分量(U
Ω
，V
Ω
)或(V
Ω
，W
Ω
)或(U
Ω
，W
Ω
)进行重建；分量U
Ω
是平均风速向量沿在空间平面(p1)中延伸的空间方向(d1)的分量，分量V
Ω
是平均风速向量沿在空间平面p1中延伸的空间方向(d2)的分量，分量W
Ω
是平均风速向量沿与平面p1正交的空间方向(d3)的分量：
[0019][数学1][0020]或
[0021][数学2][0022]和/或
[0023][数学3][0024]或
[0025][数学4][0026]和/或
[0027][数学5][0028]或
[0029][数学6][0030]或
[0031][数学7][0032][0033]其中i是1与M之间的整数，M对应于瞬时风速向量在分区时间间隔Ω内随时间的连续投影S
Ni
、S
Si
、S
Ei
、S
Wi
和S
vi
，
[0034]S
Ni
、S
Si
、S
Ei
、S
Wi
和S
vi
分别是瞬时风速向量分别沿着与方向d3合并的第一轴线(a1)、第二轴线(a2)、第三轴线(a3)、第四轴线(a4)和第五轴线(a5)的投影，θ是轴线a1与平面p1的法线之间以及轴线a2与平面p1的法线之间形成的非零角度，γ是轴线a3与平面p1的法线之间以及轴线a4与平面p1的法线之间形成的非零角度，第一轴线a1和第二轴线a2包含在平面(p2)中，第三轴线a3和第四轴线a4包含在平面(p3)中，并且平面p2和p3之间形成非
零角度α。优选地，该方法的步骤A基于等式1至5或者基于等式6和7来实现。
[0035]此外，根据第一替代方案的通过时间组合的混合方法可以包括：
[0036]‑
在步骤B中，基于等式(8)至(10)以及在步骤A中重建的平均风速向量的至少两个分量，分别在平面p1或p2或p3中的参考时间间隔T内，对至少一个平均风速值(Vh
ave
)进行标量重建：
[0037][数学8][0038][0039][数学9][0040][0041][数学10][0042][0043]Q是1与(T/Ω)之间的整数，T/Ω对应于参考时间间隔T中包含的分区时间间隔Ω内的平均风速的至少两个分量的数量。
[0044]分区时间间隔Ω的值可以是恒定的，或者在遥测数据获取期间被修改，所述分区时间间隔Ω的值是以下各项的函数：
[0045]‑
获取遥测数据的遥测系统的类型，和/或
[0046]‑
获取所述遥测数据期间的大气条件。
[0047]根据第二替代方案，该方法包括通过加权进行混合，包括：
[0048]‑
步骤(C)，根据瞬时风速向量的投影，对瞬时风速向量的至少两个分量进行向量重建，
[0049]‑
步骤(D)，根据在步骤C中重建的瞬时风速向量的在称为参考时间间隔的时间间隔(T)内包含的所述至少两个分量中的数量N，在参考时间间隔T内对平均风速向量的至少两个分量进行向量重建，
[0050]‑
步骤(E)，根据在步骤C中重建的平均风速向量的至少两个分量，对至少一个瞬时风速值进行标量重建，
[0051]‑
步骤(F)，根据在步骤E中重建的至少一个瞬时风速值，确定至少一个平均风速值，
[0052]‑
步骤(G)，根据在步骤D中重建的平均风速向量的至少两个分量，确定参考时间间隔T内的至少一个平均风速值，
[0053]‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于处理遥测数据以估计风速的方法，所述方法包括通过时间组合进行混合，包括：
‑
步骤(A)，根据瞬时风速向量随时间的连续投影，在称为分区时间间隔的时间间隔(Ω)内，对平均风速向量的至少两个分量进行向量重建，
‑
步骤(B)，根据步骤A中重建的平均风速向量的至少两个分量的数量(T/Ω)，在称为参考时间间隔的时间间隔(T)内，对至少一个平均风速值(Vh
ave
)进行标量重建，2Ω小于或等于T，T/Ω对应于参考时间间隔T中包含的分区时间间隔Ω内平均风速的至少两个分量的数量。2.根据权利要求1所述的方法，包括：
‑
在步骤A中，基于等式(1)至(7)，对在分区时间间隔Ω内的平均风速向量的三个分量(U
Ω
，V
Ω
，W
Ω
)中的至少两个分量(U
Ω
，V
Ω
)或(V
Ω
，W
Ω
)或(U
Ω
，W
Ω
)进行重建；分量U
Ω
是平均风速向量沿在空间平面(p1)中延伸的空间方向(d1)的分量，分量V
Ω
是平均风速向量沿在空间平面p1中延伸的空间方向(d2)的分量，分量W
Ω
是平均风速向量沿与平面p1正交的空间方向(d3)的分量：[数学1]或[数学2]和/或[数学3]或[数学4]和/或[数学5]或[数学6]或[数学7]其中i是1与M之间的整数，M对应于瞬时风速向量在分区时间间隔Ω内随时间的连续投
影S
Ni
、S
Si
、S
Ei
、S
Wi
和S
vi
，S
Ni
、S
Si
、S
Ei
、S
Wi
和S
vi
分别是瞬时风速向量分别沿着与方向d3合并的第一轴线(a1)、第二轴线(a2)、第三轴线(a3)、第四轴线(a4)和第五轴线(a5)的投影，θ是轴线a1与平面p1的法线之间以及轴线a2与平面p1的法线之间形成的非零角度，γ是轴线a3与平面p1的法线之间以及轴线a4与平面p1的法线之间形成的非零角度，第一轴线a1和第二轴线a2包含在平面(p2)中，第三轴线a3和第四轴线a4包含在平面(p3)中，并且平面p2和p3之间形成非零角度α，
‑
在步骤B中，基于等式(8)至(10)以及在步骤A中重建的平均风速向量的至少两个分量，分别在平面p1或p2或p3中在参考时间间隔T内，对至少一个平均风速值(Vh
ave
)进行标量重建：[数学8][数学9][数学10]Q是1与(T/Ω)之间的整数，T/Ω对应于参考时间间隔T中包含的分区时间间隔Ω内的平均风速的至少两个分量的数量。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述分区时间间隔Ω的值是恒定的，或者在遥测数据获取期间被修改，所述分区时间间隔Ω的值是以下各项的函数：
‑
遥测系统的类型，其中遥测数据从所述遥测系统获取，和/或
‑
所述遥测数据获取期间的大气条件。4.一种用于处理遥测数据以估计风速的方法，所述方法包括通过加权进行混合，包括：
‑
步骤(C)，根据瞬时风速向量的投影对瞬时风速向量的至少两个分量进行向量重建，
‑
步骤(D)，根据在步骤C中重建的瞬时风速向量的在称为参考时间间隔的时间间隔(T)内包含的所述至少两个分量中的数量N，在参考时间间隔T内对平均风速向量的至少两个分量进行向量重建，
‑
步骤(E)，根据在步骤C中重建的平均风速向量的所述至少两个分量，对至少一个瞬时风速值进行标量重建，
‑
步骤(F)，根据在步骤E中重建的所述至少一个瞬时风速值，确定至少一个平均风速值，
‑
步骤(G)，根据在步骤D中重建的平均风速向量的所述至少两个分量，确定参考时间间隔T内的至少一个平均风速值，
‑
步骤(H)，通过对步骤F中重建的所述至少一个平均风速值和步骤G中确定的所述至少一个平均风速值之和进行加权，确定在时间间隔T内的至少一个平均风速值(Vh
ave
)。5.根据权利要求4所述的方法，包括：
‑
在步骤C中，基于相应的等式(11)至(17)，对瞬时风速向量的三个分量(U
i
，V
i
，W
i
)中的至少两个分量(U
i
，V
i
)或(V
i
，W
i
)或(U
i
，W
i
)进行向量重建；i是1与N之间的整数，N对应于瞬时风速向量在参考时间间隔T内的连续投影的数量，U
i
是瞬时风速向量沿在空间平面(p1)中延伸的空间方向(d1)的分量，分量V
i
是瞬时风速向量沿在空间平面p1中延伸的空间方向(d2)的分量，分量W
i
是平均风速向量沿与平面p1正交的空间方向(d3)的分量：[数学11]或[数学12]和/或[数学13]或[数学14]和/或[数学15]或[数学16]或[数学17]W
i
＝S
Vi
，等式15其中，S
Ni
、S
Si
、S
Ei
、S
Wi
和S
vi
分别是瞬时风速向量沿着与方向d3合并的第一轴线(a1)、第二轴线(a2)、第三轴线(a3)、第四轴线(a4)和第五轴线(a5)的投影，θ是轴线a1与平面p1的法线之间以及轴线a2与平面p1的法线之间形成的非零角度，γ是轴线a3与平面p1的法线之间以及轴线a4与平面p1的法线之间形成的非零角度，第一轴线a1和第二轴线a2包含在平面(p2)中，第三轴线a3和第四轴线a4包含在平面(p3)中，并且平面p2和p3之间形成非零角度α，
‑
在步骤D中，基于等式(18)至(20)，对参考时间间隔T内的平均风速向量的至少两个分量(Uvect
N
，Vvect
N
)或(Vvect
N
，Wvect
N
)或(Uvect
N
，Wvect
N
)进行向量重建；分量Uvect
N
是风速沿空间方向d1的分量，分量Vvect
N
是风速沿空间方向d2的分量，分量Wvect
N
是风速沿空间方向d3的分量：[数学18]和/或[数学19...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮埃尔，
申请(专利权)人：莱昂斯普赫尔公司，
类型：发明
国别省市：