一種低空風(fēng)探測的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低空風(fēng)探測的方法，該方法包括：將接收到的在某一層面不同方向上各向散射的后向散射回波的頻率與其發(fā)射時的頻率f0相比較，獲得朝某一方向發(fā)射的信號在該層面的頻移量fd；根據(jù)f0、fd與傳播速度C計算該層面上每一方向的風(fēng)速Vd：利用矢量合成算法將該層面上不同方向的風(fēng)速進(jìn)行合并，得到該層面上風(fēng)速的三維矢量。通過采用本發(fā)明公開的方法能快速準(zhǔn)確的進(jìn)行低空風(fēng)三維矢量的計算。
【專利說明】一種低空風(fēng)探測的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于使用有向聲波探測諸如風(fēng)速、風(fēng)向之類的大氣現(xiàn)象的系統(tǒng)，尤其涉及一種低空風(fēng)探測的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在風(fēng)速與風(fēng)向的探測中，常用的手段有測風(fēng)塔、風(fēng)廓線雷達(dá)、激光雷達(dá)、聲雷達(dá)等。測風(fēng)塔由于安裝復(fù)雜，一般用于固定點位置安裝測試，且其高度受塔高的影響而受限。風(fēng)廓線雷達(dá)屬于無線電雷達(dá)，其發(fā)射信號的頻率有可能受電磁環(huán)境的干擾，且其在靠近地面的高度范圍內(nèi)探測精度受到地物雜波等的影響而降低，局限性較大。激光雷達(dá)是使用激光來進(jìn)行風(fēng)速的探測，其探測結(jié)果受能見度的影響較大。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，沒有較為快速、準(zhǔn)確的方法進(jìn)行低空風(fēng)(20~500m)三維矢量的探測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種低空風(fēng)探測的方法，能夠?qū)Φ涂诊L(fēng)(20~500m)三維矢量進(jìn)行精確的測量。
[0005]一種低空風(fēng)探測的方法，該方法包括:
[0006]將接收到的在某一層面不同方向上各向散射的后向散射回波的頻率與其發(fā)射時的頻率fo相比較，獲得朝某一方向發(fā)射的信號在該層面的頻移量fd ;
[0007]根據(jù)fp fd與傳播速度C計算該層面上每一方向的風(fēng)速
【權(quán)利要求】
1.一種低空風(fēng)探測的方法，其特征在于，該方法包括: 將接收到的在某一層面不同方向上各向散射的后向散射回波的頻率與其發(fā)射時的頻率fo相比較，獲得朝某一方向發(fā)射的信號在該層面的頻移量fd ; 根據(jù)fo、fd與傳播速度c計算該層面上每一方向的風(fēng)速
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括: 信號處理主機(jī)產(chǎn)生發(fā)射信號并發(fā)送至天線，天線將該發(fā)射信號轉(zhuǎn)換為聲波信號，再由天線中的換能器根據(jù)不同的組合排列及相位差，產(chǎn)生不同方向上的發(fā)射波束進(jìn)行發(fā)射； 該聲波信號在大氣中各向散射后，由天線接收后向散射回波并進(jìn)行預(yù)處理后發(fā)送至所述信號處理主機(jī)，由該信號處理主機(jī)進(jìn)行風(fēng)速三維矢量的計算。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該方法還包括: 所述天線中的換能器按照8X8的方式排列組成正四邊形，距離該正四邊形中每一個頂點最近的3個換能器為接收換能器，其余換能器為收發(fā)換能器； 當(dāng)天線接收后向散射回波時，由收發(fā)換能器合成含噪信號，接收換能器合成參考噪聲信號；以所述參考噪聲信號為·基準(zhǔn)對所述含噪信號進(jìn)行去噪處理，并將獲得的去噪信號發(fā)送至所述處理主機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，該方法還包括: 所述天線接收后向散射回波后利用本振信號1、Q兩路分別對所述后向散射回波進(jìn)行混頻濾波與抽樣； 由收發(fā)換能器按波束和的方式合成含噪信號SigN，接收換能器按照波束差的方式合成參考噪聲信號NoiseN ； 分別計算含噪信號與參考噪聲信號的譜能量值Psig與Pnoise，獲得譜能量系數(shù)Coefl=Psig/Pnoise ； 根據(jù)公式獲取去噪信號SigS =SigS=SigN-Coefl * NoiseN。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，該方法還包括: 若每一排換能器的相位值相同，則將收發(fā)換能器按照相位值的大小分為8組，記為sigl~sig8,當(dāng)sigl~sig8發(fā)射信號的相位依次超前Δ識時，形成往南傾斜的波束；當(dāng)sigl~sig8發(fā)射信號的相位依次滯后時,形成往北傾斜的波束； 若每一列的相位值相同，則將收發(fā)換能器按照相位值的大小分為8組，記為sigl’~sig8’，當(dāng)sigl’~sig8’發(fā)射信號的相位依次超前Δ爐時，形成往西傾斜的波束；當(dāng)sigl’~sig8’發(fā)射信號的相位依次滯后時，形成往東傾斜的波束。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射信號為多頻編碼的形式，當(dāng)某一頻點持續(xù)發(fā)射若干時間后，再以另一頻點進(jìn)行發(fā)射。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括: 所述信號處理主機(jī)對去噪后的信號按照方向及距離進(jìn)行分類，得到同一方向上不同層面的數(shù)據(jù)；使用快速傅氏變換FFT算法對某一方向上不同層面的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行處理，獲得對應(yīng)的信號頻譜；再將該信號頻譜里不同頻率在同一層面的譜數(shù)據(jù)進(jìn)行累加，獲得譜結(jié)果，將該結(jié)果作為該方向上一次回波處理后得到的方向譜數(shù)據(jù)，當(dāng)在該方向上處理N次之后，獲得累積后的方向譜數(shù)據(jù)；所述N為大于I的自然數(shù)； 當(dāng)每個方向上均獲得累積后的方向譜數(shù)據(jù)后，分別對該方向譜數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理及曲線擬合；獲取每一方向在每一層面上的極大值，將該極大值作為發(fā)射信號在某一方向的某一層面上的頻移量fd。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用矢量合成算法將該層面上不同方向的風(fēng)速進(jìn)行合并，得到該層面上風(fēng)速的三維矢量的步驟包括: 根據(jù)某一層面不同方向的風(fēng)速計算風(fēng)速矢量在東方向的風(fēng)速分量U與北方向上的風(fēng)速分量V，并利用矢量合成算法將U與V合并，獲得水平風(fēng)速的大小V1^P偏移角α:
【文檔編號】G01P5/24GK103852595SQ201210524449
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月7日
【發(fā)明者】彭燕, 李兆利, 馮杰, 張煥勝, 石建飛, 周瑜, 劉振華, 韓翡 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第三研究所