[发明专利]近地面风场不同空间点全时间尺度空间相关性分析方法

摘要

一种近地面风场不同空间点全时间尺度空间相关性分析方法：同步采集不同空间点风场时间序列信息并两两配对，将每一对非平稳风场单点时间序列分别作偏差累加；分别从第一个数据点和尾部数据点开始等分成不相重叠的区间，得到多个等长区间；用最小二乘法拟合数据，得到区间内的局部非平稳趋势；计算多个等长区间的去除趋势均方差以及它们之间的去除趋势协方差；对去除趋势均方差求均值并开方，得到时间尺度下的均方根偏差；对多个区间内的去除趋势协方差求均值，得到时间尺度下的平均协方差；计算近地面风场两个不同空间点测得的每一对非平稳风场单点时间序列之间的全时间尺度互相关测度。本发明能够完整地展示不同时间序列之间互相关强度随时间尺度的变化情况。

主权项

一种近地面风场不同空间点全时间尺度空间相关性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：1)首先用多个风速仪同步采集不同空间点的风场时间序列信息，并进行两两配对，然后将每一对非平稳风场单点时间序列{x_i}和{y_i}分别作偏差累加，其中，i＝1,2,…,N，得到两个新序列X_i和Y_i；2)分别将两个新序列X_i和Y_i从第一个数据点开始等分成N_s≡[N/s]个不相重叠的区间，考虑数据长度不一定等分，因此从序列X_i和Y_i尾部的数据点开始重复这一分割过程，一共得到2N_s个等长区间，每个区间均含有s个数据；3)对2N_s个等长区间，分别用最小二乘法拟合数据，得到区间内的局部非平稳趋势，序列X_i和Y_i中第v个区间的原序列和拟合趋势分别为X_k,v和Y_k,v、和v＝1,2,…,2N_s，k＝1,2,…,s；4)计算2N_s个等长区间的去除趋势均方差(s,v)和(s,v)，以及它们之间的去除趋势协方差(s,v)：$f_{auto,x}^2(s,v)\≡\frac{1}{s}\underset{k=1}{\overset{s}{\Σ}}{(X_k-{\tilde{X}}_{k,v})}^2---\left(2\right)$$f_{auto,y}^2(s,v)\≡\frac{1}{s}\underset{k=1}{\overset{s}{\Σ}}{(Y_k-{\tilde{Y}}_{k,v})}^2---\left(3\right)$$f_{corr}^2(s,v)\≡\frac{1}{s}\underset{k=1}{\overset{s}{\Σ}}(X_k-{\tilde{X}}_{k,v})(Y_k-{\tilde{Y}}_{k,v})---\left(4\right)$对2N_s个区间内的去除趋势均方差求均值并开方，得到s/f时间尺度下的均方根偏差F_auto,x(s)和F_corr,y(s)；对2N_s个区间内的去除趋势协方差求均值，得到s/f时间尺度下的平均协方差(s)，其中，f为风速仪的采样频率；5)最后，采用如下公式计算近地面风场两个不同空间点测得的每一对非平稳风场单点时间序列{x_i}和{y_i}之间的全时间尺度互相关测度：$C\left(s\right)=\frac{F_{corr}^2\left(s\right)}{F_{auto,x}\left(s\right)F_{auto,y}\left(s\right)}---\left(8\right)$