[发明专利]一种低空风探测的方法

权利要求书

1.一种低空风探测的方法，其特征在于，该方法包括：

将接收到的在某一层面不同方向上各向散射的后向散射回波的频率与其发射时的频率f₀相比较，获得朝某一方向发射的信号在该层面的频移量f_d；

根据f₀、f_d与传播速度C计算该层面上每一方向的风速V_d：

利用矢量合成算法将该层面上不同方向的风速进行合并，得到该层面上风速的三维矢量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

信号处理主机产生发射信号并发送至天线，天线将该发射信号转换为声波信号，再由天线中的换能器根据不同的组合排列及相位差，产生不同方向上的发射波束进行发射；

该声波信号在大气中各向散射后，由天线接收后向散射回波并进行预处理后发送至所述信号处理主机，由该信号处理主机进行风速三维矢量的计算。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

所述天线中的换能器按照8×8的方式排列组成正四边形，距离该正四边形中每一个顶点最近的3个换能器为接收换能器，其余换能器为收发换能器；

当天线接收后向散射回波时，由收发换能器合成含噪信号，接收换能器合成参考噪声信号；以所述参考噪声信号为基准对所述含噪信号进行去噪处理，并将获得的去噪信号发送至所述处理主机。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

所述天线接收后向散射回波后利用本振信号I、Q两路分别对所述后向散射回波进行混频滤波与抽样；

由收发换能器按波束和的方式合成含噪信号SigN，接收换能器按照波束差的方式合成参考噪声信号NoiseN；

分别计算含噪信号与参考噪声信号的谱能量值Psig与Pnoise，获得谱能量系数Coef1=Psig/Pnoise；

根据公式获取去噪信号SigS：SigS=SigN-Coef1＊NoiseN。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

若每一排换能器的相位值相同，则将收发换能器按照相位值的大小分为8组，记为sig1～sig8，当sig1～sig8发射信号的相位依次超前时，形成往南倾斜的波束；当sig1～sig8发射信号的相位依次滞后时，形成往北倾斜的波束；

若每一列的相位值相同，则将收发换能器按照相位值的大小分为8组，记为sig1’～sig8’，当sig1’～sig8’发射信号的相位依次超前时，形成往西倾斜的波束；当sig1’～sig8’发射信号的相位依次滞后时，形成往东倾斜的波束。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述发射信号为多频编码的形式，当某一频点持续发射若干时间后，再以另一频点进行发射。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

所述信号处理主机对去噪后的信号按照方向及距离进行分类，得到同一方向上不同层面的数据；使用快速傅氏变换FFT算法对某一方向上不同层面的数据分别进行处理，获得对应的信号频谱；再将该信号频谱里不同频率在同一层面的谱数据进行累加，获得谱结果，将该结果作为该方向上一次回波处理后得到的方向谱数据，当在该方向上处理N次之后，获得累积后的方向谱数据；所述N为大于1的自然数；

当每个方向上均获得累积后的方向谱数据后，分别对该方向谱数据进行平滑处理及曲线拟合；获取每一方向在每一层面上的极大值，将该极大值作为发射信号在某一方向的某一层面上的频移量f_d。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用矢量合成算法将该层面上不同方向的风速进行合并，得到该层面上风速的三维矢量的步骤包括：

根据某一层面不同方向的风速计算风速矢量在东方向的风速分量U与北方向上的风速分量V，并利用矢量合成算法将U与V合并，获得水平风速的大小V_H和偏移角α：

VH=U2+V2;]]>

当V＝0,U≥0时，α=90°；当V＝0,U＜0时，α=270°；

当V＞0,U＝0时，α=0°；当V＜0,U＝0时，α=180°；

当V＞0,U＞0时，α=α₀；当V＜0,U＞0时，α=180°-α₀；

当V＜0,U＜0时，α=180°+α₀；当V＞0,U＜0时，α=360°-α₀；

其中，α0=tan-1|UV|.]]>