【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及信号处理，尤其涉及一种船载海气通量数据校正方法及装置。
技术介绍
1、船载海气通量数据是表征海洋与大气间物质与能量交换的重要物理量，是国际海洋、大气研究的重要方向之一。随着科技的发展，通过船舶搭载通量观测设备实现了海气通量数据的连续观测，但由于船体形态的不规则以及体型的高大，对气流扰动无法避免，尤其是对垂直气流的扰动直接影响了海气通量的观测结果，因此如何识别这种气流扰动并对数据进行校正成为保证船载海气通量数据准确可靠的重要基础。
2、目前对船载海气通量数据进行校正的方式一般为：1、采用粗略的风向选择来进行数据剔除，即选择风的来向在船艏±90°范围内的通量数据进行保留，极大地降低了有效数据的数量(即降低了样本数)，同时也忽略了由于船体阻挡造成的垂直气流的扰动对通量数据的影响，造成最终观测结果的不准确、误差大。2、对船舶进行三维几何建模，通过数值模拟方式模拟出气流在船体附近的变化，然后在实际中对通量观测数据进行校正，该项技术虽然丰富了观测的样本数，但只能针对特定的船体，具备唯一性，此外，通过建立船舶模型再进行模拟需要耗费大量的工作时间，对研究者技术和计算机性能要求极高，实用性受到了限制，并且模拟精度受模型网格的限制，由于实际中湍流发展的差异性，理论状态下的模拟结果在实际中会存在不适用的情况。
3、为此，亟需一种船载海气通量数据校正方法及装置。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提出一种
3、(二)技术方案
4、为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
5、第一方面，本专利技术提供一种船载海气通量数据校正方法，包括以下步骤：
6、步骤101、获取预定时间段内的船载海气通量数据序列并进行预处理，获得预处理的船载海气通量数据序列；
7、步骤102、根据预处理的船载海气通量数据序列，获得观测风向数据序列，根据观测风向数据序列和船舶艏向数据序列，确定真实风向数据序列和平均真实风向；根据平均真实风向、平均船舶艏向和平均船舶航向，确定平均真实风向为有效风向或扰动风向；
8、步骤103、若平均真实风向为扰动风向，则判断平均真实风向是否为从艉部吹向艏部的风向，若不是，则判断真实风向数据序列中扰动风向的出现频次占比是否超过5％；
9、步骤104、若不超过5％，则根据预处理的船载海气通量数据序列中的z向风速数据序列w，求取所有相邻数据点之间的风速加速度，获得加速度序列wa，根据加速度序列wa，计算获得平均加速度wam，若waj＞pwam，p＝1.5～2，则waj对应的相邻数据点中的后一个数据点为扰动数据点；根据预处理的船载海气通量数据序列，计算获得摩擦速度u*和z向风速数据序列w的总体标准差σw，若σw/u*＞q，q＝1～2，则剔除扰动数据点，并对剔除扰动数据点后留下的空位进行插值。
10、可选地，步骤101中，对船载海气通量数据序列进行预处理，包括：对船载海气通量数据中的z向风速数据序列w进行处理。
11、可选地，对船载海气通量数据中的z向风速数据序列w进行处理，包括：
12、步骤1011、根据z向风速数据序列w，求取所有相邻数据点之间的差值并按照时间顺序排列，获得差值序列δw；根据差值序列δw，计算获得差值序列δw的总体标准差σδw；
13、步骤1012、逐点检查差值序列δw，若δwj≥mσδw，m＝3～5，则δwj对应的相邻数据点中的后一个数据点为异常数据点，若存在连续5个以上的数据点均为异常数据点，则将这连续5个以上的数据点更改为正常数据点；
14、步骤1013、若z向风速数据序列w中异常数据点占数据点总数的比例小于5％，则剔除z向风速数据序列w中的异常数据点，并对剔除异常数据点后留下的空位进行线性插值。
15、可选地，步骤1011之前还包括：
16、步骤1010、剔除z向风速数据序列w中的极大值和极小值。
17、可选地，若z向风速数据序列w中异常数据点占数据点总数的比例在5％以上，则剔除z向风速数据序列w所属的船载海气通量数据序列。
18、可选地，根据观测风向数据序列和船舶艏向数据序列，确定真实风向数据序列和平均真实风向，包括：
19、
20、
21、式中，wd为真实风向数据序列；wdo为观测风向数据序列；hdg为船舶艏向数据序列；为平均真实风向；n为真实风向数据序列中数据点的总数。
22、可选地，根据平均真实风向、平均船舶艏向和平均船舶航向，确定平均真实风向为有效风向或扰动风向，包括：
23、
24、式中，为平均船舶航向；为平均船舶艏向；为平均真实风向。
25、可选地，根据预处理的船载海气通量数据序列，计算获得摩擦速度u*，包括：
26、
27、式中，u为x方向风速数据序列；v为y方向风速数据序列；w为z方向风速数据序列。
28、可选地，若平均真实风向为从艉部吹向艏部的风向，则剔除船载海气通量数据序列；若真实风向数据序列中扰动风向的出现频次占比超过5％，则剔除船载海气通量数据序列；若σw/u*≤q，q＝1～2，则输出预处理的船载海气通量数据序列。
29、第二方面，本专利技术提供一种船载海气通量数据校正装置，包括：
30、预处理模块，用于获取预定时间段内的船载海气通量数据序列并进行预处理，获得预处理的船载海气通量数据序列；
31、风向识别模块，用于根据预处理的船载海气通量数据序列，获得观测风向数据序列，根据观测风向数据序列和船舶艏向数据序列，确定真实风向数据序列和平均真实风向；根据平均真实风向、平均船舶艏向和平均船舶航向，确定平均真实风向为有效风向或扰动风向；
32、无关数据剔除模块，用于平均真实风向为扰动风向时，判断平均真实风向是否为从艉部吹向艏部的风向，若是，则剔除船载海气通量数据序列，若不是，则判断真实风向数据序列中扰动风向的出现频次占比是否超过5％，若超过5％，则剔除船载海气通量数据序列；
33、数据校正模块，用于真实风向数据序列中扰动风向的出现频次不超过5％时，根据预处理的船载海气通量数据序列中的z向风速数据序列w，求取所有相邻数据点之间的风速加速度并按照时间顺序排列，获得加速度序列wa，根据加速度序列wa，计算获得平均加速度wam，若waj＞pwam，p＝1.5～2，则waj对应的相邻数据点中的后一个数据点为扰动数据点，根据预处理的船载海气通量数据序列，计算获得摩擦速度u*和z向风速数据序列w的总体标准差σw，若σw/u*＞q，q＝1～2，则剔除扰动数据点，并对剔除扰动数据点后留下的空位进行插值。
34、(三)有益效果
35、本专利技术提供的船载海气通量数据校正方法及装置，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种船载海气通量数据校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的船载海气通量数据校正方法，其特征在于，步骤101中，对船载海气通量数据序列进行预处理，包括：对船载海气通量数据中的z向风速数据序列W进行处理。
3.根据权利要求2所述的船载海气通量数据校正方法，其特征在于，对船载海气通量数据中的z向风速数据序列W进行处理，包括：
4.根据权利要求3所述的船载海气通量数据校正方法，其特征在于，步骤1011之前还包括：
5.根据权利要求3所述的船载海气通量数据校正方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的船载海气通量数据校正方法，其特征在于，根据观测风向数据序列和船舶艏向数据序列，确定真实风向数据序列和平均真实风向，包括：
7.根据权利要求1所述的船载海气通量数据校正方法，其特征在于，根据平均真实风向、平均船舶艏向和平均船舶航向，确定平均真实风向为有效风向或扰动风向，包括：
8.根据权利要求1所述的船载海气通量数据校正方法，其特征在于，
9.根据权利要求1所述的船载海气
10.一种船载海气通量数据校正装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种船载海气通量数据校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的船载海气通量数据校正方法，其特征在于，步骤101中，对船载海气通量数据序列进行预处理，包括：对船载海气通量数据中的z向风速数据序列w进行处理。
3.根据权利要求2所述的船载海气通量数据校正方法，其特征在于，对船载海气通量数据中的z向风速数据序列w进行处理，包括：
4.根据权利要求3所述的船载海气通量数据校正方法，其特征在于，步骤1011之前还包括：
5.根据权利要求3所述的船载海气通量数据校正方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：张功，杨清华，韩博，张小波，周海涛，
申请(专利权)人：南方海洋科学与工程广东省实验室珠海，
类型：发明
国别省市：
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