[发明专利]基于单多普勒雷达的切变区风场反演方法

权利要求书

1.基于单多普勒雷达的切变区风场反演方法，其特征在于：引入一个局部约束方程Ur_x+Vr_y＝V_r，其中为实际风场，r_x、r_y为雷达波束方向的单位矢量在x、y方向上的分量，V_r为多普勒径向速度；以任一点为基准点，在该点附近选择一个5×5或7×7网格的邻域并假设该邻域中所有点的风速相等；将邻域中各点与基准点的径向速度差值进行比较，确保选择的点与基准点差值的绝对值小于临界值V_th；利用最小二乘法获得初步反演结果其中A为由邻域中各点的径向方向的单位矢量在x、y方向的分量组成的N×2矩阵，B为由邻域中各点的径向速度组成的N×1矩阵，N为邻域中的点数；引入一个全局约束泛函数，通过求解泛函数最小值的方法优化反演结果。

2.如权利要求1所述基于单多普勒雷达的切变区风场反演方法，其特征在于：所述临界值V_th通过反演误差E_OS来确定，所述

其中为给定的实际风场，为反演得到的风场。

3.如权利要求1或2所述基于单多普勒雷达的切变区风场反演方法，其特征在于：4.0≤V_th≤6.0。

4.如权利要求1或2所述基于单多普勒雷达的切变区风场反演方法，其特征在于：所述全局约束泛函数为其中为实际风场，V_r为多普勒径向速度，下标x、y表示变量在x、y方向上的分量，为在局部约束下利用最小二乘法计算得到的初步反演风场；泛函数的第一项为运动约束项，第二项为平滑项，第三项为最小二乘法风速一致性约束项，α和β为拉格朗日系数。

5.如权利要求4所述基于单多普勒雷达的切变区风场反演方法，其特征在于：α＝5.0，β＝1.0。

6.如权利要求5所述基于单多普勒雷达的切变区风场反演方法，其特征在于：所述全局约束泛函数可以转换为欧拉-拉格朗日方程，再通过高斯-赛德尔迭代方程求解其最小值，迭代方称可以写成如下形式：

当第n+1次的迭代结果Vⁿ⁺¹与第n次的迭代结果Vⁿ之差小于一个临界值时，Vⁿ⁺¹即视为所求结果。

7.如权利要求6所述基于单多普勒雷达的切变区风场反演方法，其特征在于：所述临界值为0.001。