本發(fā)明涉及風(fēng)切變預(yù)測領(lǐng)域，具體涉及基于激光測風(fēng)雷達的ppi風(fēng)切變提取方法、裝置及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、目前，基于激光測風(fēng)雷達的ppi風(fēng)切變提取方法主要是利用ppi掃描直接獲取的徑向風(fēng)速信息進行切變信息提取，當(dāng)激光測風(fēng)雷達進行低仰角的ppi平面掃描時，徑向速度可以近似認為大氣風(fēng)場在水平面上的徑向投影，根據(jù)徑向風(fēng)速特征分別計算徑向切變值和切向切變值，組合得到水平風(fēng)場的風(fēng)切變值。然而，在實際風(fēng)切變信息提取的過程中，徑向風(fēng)速提供的信息不如二維水平風(fēng)場完整，導(dǎo)致基于徑向風(fēng)速的切變值與實際二維風(fēng)場的風(fēng)切變分布存在差異，不能真實地表征實際風(fēng)場的風(fēng)切變信息，給航空、氣象等領(lǐng)域的風(fēng)切變預(yù)警帶來了一定的困難。

2、激光測風(fēng)雷達在進行ppi風(fēng)切變提取的過程中，現(xiàn)有的基于徑向風(fēng)速特征計算的切變值與實際水平風(fēng)場的切變值存在差異，給風(fēng)切變預(yù)警應(yīng)用帶來一定的困難。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對雷達在進行ppi風(fēng)切變提取的過程中，徑向風(fēng)速提供的信息不完整，導(dǎo)致計算得到的切變值與實際水平風(fēng)場的切變值存在差異，給風(fēng)切變預(yù)警應(yīng)用帶來一定的困難，針對此不足，提出了基于激光測風(fēng)雷達的ppi風(fēng)切變提取方法、裝置及存儲介質(zhì)。

2、為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

3、基于激光測風(fēng)雷達的ppi風(fēng)切變提取方法，包括以下步驟：

4、s1、基于ppi掃描，獲得一個周期內(nèi)n條光束的徑向數(shù)據(jù)，并對徑向數(shù)據(jù)進行篩選標記，所述徑向數(shù)據(jù)包括徑向風(fēng)速v，當(dāng)該周期內(nèi)有光束徑向風(fēng)速v的值為無效值nan，則該光束不進行反演，即該光束的水平風(fēng)速為無效值nan；

5、s2、基于光束滑動窗口反演水平風(fēng)場，得到光束的水平風(fēng)速和水平風(fēng)向；

6、s3、將水平風(fēng)場進行網(wǎng)格劃分，基于探測距離，進行插值，得到插值點的x方向風(fēng)速分量、y方向風(fēng)速分量；

7、s4、對插值點的風(fēng)速分量，基于移動窗口的方式線性擬合，得到沿著x方向的的變化率、沿著y方向的的變化率、沿著x方向的變化率、沿著y方向的變化率；其中，為x方向的風(fēng)速分量在x方向的變化量；為y方向的風(fēng)速分量在y方向的變化量；為x方向的變化距離；為y方向的變化距離；

8、s5、根據(jù)，計算得到風(fēng)切變因子。

9、s11、雷達基于ppi掃描時，仰角不變，步進調(diào)節(jié)方位角；

10、s12、獲得一個周期內(nèi)n條光束的徑向數(shù)據(jù)；所述徑向數(shù)據(jù)包括：徑向距離dist、方位角azi；n取奇數(shù)；

11、s13、獲取該周期內(nèi)掃描方位角的最大范圍range，單個光束的方位角偏差bias；

12、s14、?。╪+1）/2位置的光束作為中心波，獲取中心波的方位角azi_cnt；

13、s15、篩選出滿足的光束，得到中心光束扇區(qū)范圍內(nèi)的徑向數(shù)據(jù)。

14、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述s2包括以下具體步驟：

15、s21、基于梯度下降的vad風(fēng)場反演方法，建立動態(tài)模型；

16、s22、計算上個滑動窗口的水平風(fēng)速和水平風(fēng)向，并將上個滑動窗口的水平風(fēng)速和水平風(fēng)向作為動態(tài)模型的初始值參數(shù)；所述上個滑動窗口為上個周期內(nèi)組成的n條光束；

17、s23、反演光束的水平風(fēng)速和水平風(fēng)向。

18、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述s3包括以下步驟：

19、s31、確認水平風(fēng)速不為nan的最大探測距離maxdist；

20、s32、以最大探測距離maxdist為邊界劃分方形網(wǎng)格；其中，x方向探測距離、y方向探測距離；

21、s33、反演出探測距離處和探測距離處的風(fēng)速分量、，并將其插入方形網(wǎng)格對應(yīng)的插值點（xm、yn）；

22、s34、插值點（xm、yn）到空間相鄰點集合（xgm，ygn）的最大距離為maxd；

23、其中，；

24、s35、遍歷所有到插值點小于最大距離maxd的網(wǎng)格點位置集合（xg、yg），其對應(yīng)的風(fēng)速分量為和；

25、s36、根據(jù)

26、，

27、，

28、，

29、其中，為插值點（xm、yn）對應(yīng)的權(quán)重；

30、計算得到插值點的風(fēng)速分量的加權(quán)平均值和。

31、一種基于激光測風(fēng)雷達的ppi風(fēng)切變提取裝置所述裝置包括一個或多個處理器和存儲器，所述存儲器用于存儲一個或多個程序；當(dāng)所述一個或多個程序被所述處理器執(zhí)行時，使得所述處理器能夠?qū)崿F(xiàn)一種基于激光測風(fēng)雷達的ppi風(fēng)切變提取方法。

32、一種計算機存儲介質(zhì)，所述計算機存儲介質(zhì)中存儲有至少一條程序指令，至少一條程序指令用于被處理器加載并執(zhí)行以實現(xiàn)一種基于激光測風(fēng)雷達的ppi風(fēng)切變提取方法。

33、本發(fā)明提出的基于激光測風(fēng)雷達的ppi風(fēng)切變提取方法、裝置及存儲介質(zhì)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

34、1、本發(fā)明以ppi掃描得到的徑向數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用滑動窗口的方法，將上個滑動窗口計算出的水平風(fēng)速和水平風(fēng)向作為模型參數(shù)的初始值代入當(dāng)前光束的梯度下降求解模型中，從而反演出當(dāng)前光束的水平風(fēng)速和水平風(fēng)向，降低了風(fēng)向與光束方向趨近垂直時候的風(fēng)場反演誤差，提高了水平風(fēng)場的反演精度。

35、2、本發(fā)明從ppi掃描扇區(qū)的水平風(fēng)場出發(fā)，構(gòu)建水平風(fēng)場網(wǎng)格，采用移動窗口的方法，基于水平風(fēng)場的x方向速度分量的變化率和y方向速度分量的變化率提取出了風(fēng)切變信息，解決了同樣的徑向風(fēng)速差在近處切向切變值偏大、同等強度的風(fēng)切變在不同風(fēng)向時徑向切變值不同的問題，提高了風(fēng)切變信息提取的準確率。

技術(shù)特征：

1.基于激光測風(fēng)雷達的ppi風(fēng)切變提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光測風(fēng)雷達的ppi風(fēng)切變提取方法，其特征在于，所述s1包括以下具體步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光測風(fēng)雷達的ppi風(fēng)切變提取方法，其特征在于，所述s2包括以下具體步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光測風(fēng)雷達的ppi風(fēng)切變提取方法，其特征在于，所述s3包括以下步驟：

5.一種基于激光測風(fēng)雷達的ppi風(fēng)切變提取裝置，其特征在于，所述裝置包括一個或多個處理器和存儲器，所述存儲器用于存儲一個或多個程序；當(dāng)所述一個或多個程序被所述處理器執(zhí)行時，使得所述處理器能夠?qū)崿F(xiàn)權(quán)利要求1-4任一項所述的一種基于激光測風(fēng)雷達的ppi風(fēng)切變提取方法。

6.一種計算機存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機存儲介質(zhì)中存儲有至少一條程序指令，至少一條程序指令用于被處理器加載并執(zhí)行以實現(xiàn)權(quán)利要求1-4任一項所述的一種基于激光測風(fēng)雷達的ppi風(fēng)切變提取方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了基于激光測風(fēng)雷達的PPI風(fēng)切變提取方法、裝置及存儲介質(zhì)，包括以下步驟：S1、基于PPI掃描，獲得一個周期內(nèi)N條光束的徑向數(shù)據(jù)，并對徑向數(shù)據(jù)進行篩選標記；S2、基于光束滑動窗口反演水平風(fēng)場，得到光束的水平風(fēng)速和水平風(fēng)向；S3、將水平風(fēng)場進行網(wǎng)格劃分，基于探測距離，進行插值；相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明以PPI掃描得到的徑向數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用滑動窗口的方法，將上個滑動窗口計算出的水平風(fēng)速和水平風(fēng)向作為模型參數(shù)的初始值代入當(dāng)前光束的梯度下降求解模型中，從而反演出當(dāng)前光束的水平風(fēng)速和水平風(fēng)向，降低了風(fēng)向與光束方向趨近垂直時候的風(fēng)場反演誤差，提高了水平風(fēng)場的反演精度。

技術(shù)研發(fā)人員：宋維爾,蔣丹丹,肖增利,萬威,陳逸凡,朱飛,汪瀾
受保護的技術(shù)使用者：南京牧鐳激光科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2