[发明专利]一种风廓线雷达大气湍流能量探测系统及方法

权利要求书

1.一种风廓线雷达大气湍流能量探测系统，其特征在于，包括：

数字中频接收机，用于采集大气湍流雷达回波信号，将雷达回波信号进行数字化处理得到时域数据并发送到第一存储模块中；

第一存储模块，用于存储数字中频接收机发送的时域数据；

信号处理模块，用于对第一存储模块中的时域数据进行信号处理，生成大气湍流回波功率谱数据并发送到第二存储模块中；

第二存储模块，用于存储信号处理模块发送的大气湍流回波功率谱数据；

数据处理模块，用于对第二存储模块中的大气湍流回波功率谱数据进行谱矩处理，得到多个大气风场的分量数据，将多个分量数据按获取的时间顺序进行有重叠分组，按分组的顺序处理分量数据，得到按时间顺序排列的大气湍流能量和摩擦速度并储存；

所述数据处理模块，用于将多个分量数据按获取的时间顺序进行有重叠分组，具体为，假设组内分量数据的个数为N，则分量数据重叠的个数为N-1，其中重叠部分为连续获取的分量数据，每得到一个分量数据，与所述分量数据之前的N-1个分量数据分为一组；

所述数据处理模块，用于对大气湍流回波功率谱数据进行谱矩处理，处理出探测波束所指方向上各高度层的径向风速度，再由径向风速度和探测波束的方向角、俯仰角计算出水平风速在两个正交水平方向上的分量，其中东方向上为u分量，北方向上为v分量，在垂直天顶方向上的径向速度是直接测量得到的，为w分量；5个分量数据为一组，5个分量数据为不同高度的分量数据，高度分辨率最小为50米，一个分量数据包括u分量、v分量、w分量；按获得分量数据的时间顺序依次得到5个分量数据，时间分辨率最小为3分钟，每个分量数据分别包括u分量、v分量、w分量，为大气风场的第一组分量数据，处理得到一个大气湍流能量和摩擦速度的数值；一组分量数据，即5个分量数据得到一个大气湍流能量和摩擦速度的数值；按获得分量数据的时间顺序再获得一个分量数据R，所述分量数据R与所述分量数据R之前相邻的4个分量数据为第二组分量数据，第二组分量数据处理得到一个大气湍流能量和摩擦速度的数值，按获得分量数据的时间顺序又获得一个分量数据Y，分量数据Y与分量数据R、分量数据R之前相邻的三个分量数据为第三组分量数据，第三组分量数据处理得到一个大气湍流能量和摩擦速度的数值，依照分组的顺序处理分量数据得到按时间顺序排列的大气湍流能量和摩擦速度。

2.根据权利要求1所述的风廓线雷达大气湍流能量探测系统，其特征在于，还包括系统控制模块，所述系统控制模块用于在开始探测前对所述信号处理模块进行加载参数处理，对所述数字中频接收机进行初始化和加载参数处理。

3.根据权利要求2所述风廓线雷达大气湍流能量探测系统，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块用于显示数据处理模块发送的大气湍流能量和摩擦速度。

4.根据权利要求3所述风廓线雷达大气湍流能量探测系统，其特征在于，所述数字中频接收机、第一存储模块、信号处理模块和系统控制模块设置在工业控制计算机内；第二存储模块、数据处理模块和显示模块设置在数据终端计算机内；所述工业控制计算机内各个部分通过外设部件互连总线进行通讯，数据终端计算机内各个部分通过外设部件互连总线进行通讯，工业控制计算机和数据终端计算机通过以太网卡和网线进行通讯。