[发明专利]一种利用风廓线雷达数据提取风速的径向速度的方法

说明书

本发明涉及雷达测速技术领域，特别涉及一种利用风廓线雷达数据提取风速的径向速度的方法，包括以下步骤：获取风廓线雷达的原始频谱数据，将原始频谱数据去零频处理；对去零频处理后的频谱数据进行标准化处理，得到标准化的数据集，对标准化的数据集绘制等值线填色图；将等值线填色图转化为灰度图A，设定阈值，根据阈值对灰度图A进行图像腐蚀得到灰度图B；通过对灰度图B进行图像学处理得到频偏数值；本发明简化了风廓线雷达数据提取风速的分析步骤，提高了识别效率和精度，为“碳中和”目标做出贡献。

技术领域

本发明涉及雷达测速技术领域，特别涉及一种利用风廓线雷达数据提取风速的径向速度的方法。

背景技术

风廓线雷达是通过向高空发射不同方向的电磁波束，接收并处理这些电磁波束因大气垂直结构不均匀而返回的信息进行高空风场探测的一种遥感设备。风廓线雷达利用多普勒效应能够探测其上空风向、风速等气象要素随高度的变化情况，具有探测时空分辨率高、自动化程度高等优点。

低空风场的探测在机场、风力发电厂有着重要的作用，毫米波雷达在对0-1km高度内的风场进行探测时，受下垫面影响，风速提取有较高的难度；本发明人通过研究发现，通过对风廓线雷达中的原始频谱信息去除零频后进行标准化处理(图2)，而标准化后的图像与经典的风廓线图像(图3)类似，通过图2和图3的对比发现，标准化后的等值线填色图能够准确地显示信号偏移的大小，因此依靠图像学提取风速成为一种可行的方法；经检索，未发现与本发明相同或相似的技术方案。

发明内容

本发明目的是：提供一种利用风廓线雷达数据提取风速的径向速度的方法，以解决现有技术毫米波雷达在对0-1km高度内的风场进行探测时，受下垫面影响，风速提取有较高的难度的问题。

本发明的技术方案是：一种利用风廓线雷达数据提取风速的径向速度的方法，包括以下步骤：

获取风廓线雷达的原始频谱数据，将原始频谱数据去零频处理；

对去零频处理后的频谱数据进行标准化处理，得到标准化的数据集，对标准化的数据集绘制等值线填色图；

将等值线填色图转化为灰度图A，设定阈值，根据阈值对灰度图A进行图像腐蚀得到灰度图B；

通过对灰度图B进行图像学处理得到频偏数值,具体步骤如下：

a.将灰度图B从上至下平均切割得到若干切割层，所述切割层的层数与风廓线雷达扫描层数相同；

b.由切割层顶层开始向底层遍历，每个切割层均从左至右依次遍历出沿其上下方向的中线f上的像素点，记为Q_(i,j)，遍历出每个像素点的灰度值，记为PQ_(i,j),其中，i为从上至下的切割层的层数，j为从左至右的像素点排列位置数，且i、j均为自然数；遍历出每个中线f上灰度值最大的像素点，记为Pmax Q_(i,j)；完成所有切割层的遍历后，遍历查出每个中线f上连续不间断的若干个Pmax Q_(i,j)，记为一个Pmax Q_(i,j)集合；再遍历出每个中线f上其中位于边缘的Pmax Q_(i,j)的像素点总个数，记为Cedge，Cedge/2即可得到该切割层的中线f上的Pmax Q_(i,j)集合个数，记为n，n为自然数；

c.每个切割层的中线f上像素点的一个Pmax Q_(i,j)集合记为风廓线亮体D，即每个切割层中有n个风廓线亮体D；当n＝1时，说明该切割层中只有一个风廓线亮体D，即只有一个Pmax Q_(i,j)集合，记为单风廓线亮体；当n≥2时，说明该切割层中风廓线亮体D为多个，即有多个Pmax Q_(i,j)集合，记为多风廓线亮体；