[发明专利]基于多普勒天气雷达的晴空垂直风廓线探测方法及系统

权利要求书

1.一种基于多普勒天气雷达的晴空垂直风廓线探测方法，其特征在于，所述方法包括：

按照预设探测周期控制雷达终端增加了全程FFT功率谱模式的多普勒天气雷达的天线波束分别指向垂直风廓线的五个波位；

获取所述天气雷达输出的每一所述波位的全程功率谱数据；每一所述波位的全程功率谱数据为1024点全程功率谱数据，所述全程功率谱数据包括幅度和速度信息；

所述获取所述天气雷达输出的每一所述波位的全程功率谱数据，具体包括：

获取每一所述波位的风速引起的多普勒频移；

对所述多普勒频移进行快速离散傅氏变换进行运算，得到每一所述波位的1024点全程功率谱数据，所述全程功率谱数据包括幅度和速度信息；

对每一所述全程功率谱数据进行8点或16点非相干积累平均运算，得到五组平均功率谱数据；

采用零频道周围区域内的数据用该距离库上1024点数据的平均谱噪声数据来替换；

当单独显示全程FFT功率谱时，显示512距离库数据，当进行模拟风廓线雷达扫描模式时，只保存前100个距离库的数据；功率谱数据只显示16条谱线，当显示库数选择512个库时，每32组数据显示一条谱线，当显示库数选择64个库时，每4组数据显示一条谱线；

将五组所述平均功率谱数据按照风廓线雷达数据格式存储为最终功率谱数据；

对所述最终功率谱数据进行风场反演，得到垂直风廓线产品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照预设探测周期控制天气雷达的天线波束分别指向垂直风廓线的五个波位，具体包括：

初始化预设探测周期、每一波位停留探测时间、波位转换最大允许时间和数据存储预留时间；

控制天气雷达的天线分别发射模拟东波束、模拟南波束、模拟西波束、模拟北波束和模拟中波束；所述模拟东波束的天线指向波位为方位90度、仰角75度；所述模拟南波束的天线指向波位为方位180度、仰角75度；所述模拟西波束的天线指向波位为方位270度、仰角75度；所述模拟北波束的天线指向波位为方位0度、仰角75度；所述模拟中波束的天线指向波位为方位0度、仰角90度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述风廓线雷达数据格式为中国气象局新一代风廓线雷达数据格式。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述垂直风廓线产品包括水平风速/风向、垂直气流、功率谱分布图、0.5h间隔风羽图和1h间隔风羽图。

5.一种基于多普勒天气雷达的晴空垂直风廓线探测系统，其特征在于，所述系统包括：

发射波束单元，用于按照预设探测周期控制多普勒天气雷达的天线波束分别指向垂直风廓线的五个波位；

数据获取单元，用于获取所述天气雷达输出的每一所述波位的全程功率谱数据；每一所述波位的全程功率谱数据为1024点全程功率谱数据，所述全程功率谱数据包括幅度和速度信息；

所述数据获取单元具体包括：

多普勒频移获取子单元，用于获取每一所述波位的风速引起的多普勒频移；

运算子单元，用于对所述多普勒频移进行快速离散傅氏变换进行运算，得到每一所述波位的1024点全程功率谱数据，所述全程功率谱数据包括幅度和速度信息；

平均计算单元，用于对每一所述全程功率谱数据进行8点或16点非相干积累平均运算，得到五组平均功率谱数据；

采用零频道周围区域内的数据用该距离库上1024点数据的平均谱噪声数据来替换；

当单独显示全程FFT功率谱时，显示512距离库数据，当进行模拟风廓线雷达扫描模式时，只保存前100个距离库的数据；功率谱数据只显示16条谱线，当显示库数选择512个库时，每32组数据显示一条谱线，当显示库数选择64个库时，每4组数据显示一条谱线；

存储单元，用于将五组所述平均功率谱数据按照风廓线雷达数据格式存储为最终功率谱数据；

反演单元，用于对所述最终功率谱数据进行风场反演，得到垂直风廓线产品。